EP2137788A1 - Waveguide system with differential waveguide - Google Patents

Waveguide system with differential waveguide

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Publication number
EP2137788A1
EP2137788A1 EP08715898A EP08715898A EP2137788A1 EP 2137788 A1 EP2137788 A1 EP 2137788A1 EP 08715898 A EP08715898 A EP 08715898A EP 08715898 A EP08715898 A EP 08715898A EP 2137788 A1 EP2137788 A1 EP 2137788A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
waveguide
waveguide system
ohms
differential
range
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08715898A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Martin Peschke
Thomas Reichel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Original Assignee
Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rohde and Schwarz GmbH and Co KG filed Critical Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Publication of EP2137788A1 publication Critical patent/EP2137788A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P3/00—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
    • H01P3/02—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type with two longitudinal conductors
    • H01P3/06—Coaxial lines
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/20—Modifications of basic electric elements for use in electric measuring instruments; Structural combinations of such elements with such instruments
    • G01R1/24—Transmission-line, e.g. waveguide, measuring sections, e.g. slotted section
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067—Measuring probes
    • G01R1/06766—Input circuits therefor

Definitions

  • the invention relates to a waveguide system with a differential waveguide.
  • Such waveguide systems are required, for example, for transmitting a measurement signal from a probe to a measuring device, for example a spectrum analyzer, a network analyzer or an oscilloscope.
  • a waveguide system with a coaxial conductor is known, for example, from EP 1 605 588 A2.
  • the preceding from this document waveguide is not a differential waveguide, but a differential signal is transmitted via two separate coaxial lines and then fed to an operational amplifier as an input amplifier.
  • At the front end of each coaxial line is an input network and at the rear end of each coaxial line facing the operational amplifier there is a terminating network.
  • the networks are formed by ohmic resistors and capacitors.
  • Waveguide according to EP 1 605 588 A2 is that a relatively large design is present and the handling of the two cables by the user is cumbersome and impractical.
  • Already 1 mm difference in length leads to a time shift of the differential signals against each other by about 5 ps.
  • this leads to significant signal distortion and conversion from DC to differential mode and vice versa.
  • a differential waveguide is used whose signal conductors are coupled to one another in the waveguide and are preferably not necessarily separated from a common ground conductor.
  • the divider network is divided into front network elements located at the front end of the waveguide and rear network elements located at the rear end of the waveguide.
  • the front network elements preferably have transverse elements which extend in the direction of the first or second signal conductor in the direction of the common ground conductor and / or between the two signal conductors.
  • differential waveguide has the advantage over the smaller design compared to the use of two decoupled and separately grounded waveguides. This advantage becomes particularly clear when no coaxial waveguides but strip conductors are used. Since there the waveguides can not be completely shielded from each other, large safety margins between the waveguides must be maintained if two separate waveguides are used to avoid coupling. When using a differential Waveguide, however, the coupling is just desired and necessary. A special safety distance does not have to be maintained. On the contrary, the waveguides must be positioned relatively close together.
  • equal lengths automatically result for the signal conductors of the waveguide.
  • the two signal conductors are also subject to the same thermal expansion due to their spatially adjacent arrangement, which is not the case with individual conductors, in particular, when one of the two conductors comes close to a heat source, for example a power component.
  • a particular advantage lies in the fact that a common mass conductor is present, and not two individual masses, which must first be connected to each other.
  • the problem of the low-inductance connection of two individual masses therefore does not even occur in the differential waveguide according to the invention.
  • differential waveguides can be designed so that the unwanted common mode experiences a very high attenuation.
  • unwanted common mode noise can already be absorbed in the divider.
  • low-frequency common-mode noise for example a 50 Hz or 60 Hz ripple signal of the power supply network, are not first coupled into the waveguide but are also absorbed before the waveguide.
  • the differential waveguide has a resistive coating, i. the first signal conductor and / or the second signal conductor and / or the ground conductor has a non-zero ohmic resistance. This helps to attenuate unwanted multiple reflections stronger and thus suppress.
  • a double coaxial line e.g. in the form of two coaxial cables or a coaxial cable with two inner conductors, which may be twisted, for example, but preferably with training by means of a flexible or rigid conductor strip, especially in coplanar technology (grounded coplanar), grounded coplanar, microstripline -Technique and / or triplate technique.
  • Fig. 2 shows a basic embodiment of the waveguide system according to the invention
  • Fig. 3 is an equivalent circuit diagram of an infinety-smallest portion of the differential waveguide used in the invention.
  • Fig. 4 characteristic impedance resistors ZDM, common mode ZCM, even mode Zeven, and odd
  • Fig. 6 shows the voltage transfer function of the compensated divider of Fig. 5 with a differential waveguide
  • Fig. 7 shows a first embodiment of the differential waveguide used for the waveguide system according to the invention in coupled
  • FIG. 8 shows a second exemplary embodiment of the differential waveguide in triplate technology used for the waveguide system according to the invention in a sectional representation
  • FIG. 9 shows a third exemplary embodiment of the differential waveguide in coplanar technology used for the waveguide system according to the invention in a perspective view and FIG
  • FIG. 10 shows a fourth exemplary embodiment of the differential waveguide in grounded coplanar technology used for the waveguide system according to the invention in a sectional illustration.
  • differential waveguides In order to transmit differential signals over longer distances, differential waveguides are used according to the invention. They consist i.A. from a ground line and two signal lines.
  • the impedances Zl or Z2 iA are complex quantities if the characteristic impedances Zeven and Zodd are complex quantities.
  • the terminating network A can be seen directly at the input T1 of a differential, in particular lossy, line if, in accordance with FIG. 1, it has both the common mode and the counter mode with the corresponding complex Characteristic impedance is completed.
  • the differential waveguide and termination network described above; can now, as shown in Fig. 2, expand to a balanced divider network with the division factor l: k for the push-pull mode. In this case, two series resistors 10, 11 of size (k1) Z1 are added to both inputs P + and P- of the differential waveguide WL.
  • divider elements 12, 13 of size Z3 and 14, 15 of size (kl) Z3 can be added.
  • the resulting network is a compensated divider with a smooth frequency response with respect to the nodes P + and P- for push-pull mode. This becomes clear when between the points P + and P- the termination network A is used directly instead of the waveguide WL.
  • Out- of the divider is the same voltage as at the input P +, P- of the waveguide WL, since it is a reflection-free terminated waveguide. In the case of a lossy waveguide, its attenuation must still be considered in the division ratio.
  • Fig. 5 shows an embodiment of the inventive waveguide system WS, which contains a differential waveguide according to Fig. 3 and has been optimized on the basis of the above considerations.
  • the waveguide system WS has a differential waveguide WL with a first signal conductor Sl and a second signal conductor S2.
  • the signal conductors Sl and S2 are coupled together and galvanically isolated in the embodiment of a common ground conductor ML.
  • in the 5 embodiment is a coaxial, differential waveguide, wherein the signal conductors Sl and S2 are arranged in the vicinity of the central axis, but somewhat radially symmetrically offset from the central axis.
  • the ground conductor ML thus completely surrounds the two signal conductors S1 and S2 in the radial direction, so that the signal conductors S1 and S2 are completely shielded to the outside.
  • the two signal conductors Sl and S2 are arranged so close to one another that results in an electromagnetic coupling of the two signal conductors Sl and S2.
  • An infinitesimal piece of the waveguide shown in Fig. 5 can therefore be described with the equivalent circuit diagram of FIG.
  • the line is a total of, for example, 50 mm long.
  • a divider network is provided with front network elements VN arranged at a front end of waveguide WL in the signal flow direction and rear network elements HN arranged in signal flow direction at the rear end of waveguide WL.
  • the divider network serves with its rear network elements HN on the one hand to the end of the waveguide WL. Due to the complex characteristic impedance Zeven, Zodd a combination of resistive and reactive components is necessary. On the other hand, it represents a compensation network. With suitable dimensioning, a differential input voltage present between the input terminals In + and In is converted in a fixed divider ratio, which is essentially independent of the frequency, into an output voltage present between the output terminals Out + and Out-. ", Mill , Vout * -Vouf
  • Such a frequency-independent divider ratio is necessary in particular for probes for oscilloscopes.
  • the front network elements VN include a first cross member R4 extending from the first signal conductor Sl to the ground conductor ML, and a second cross member R4 'extending from the second signal conductor S2 to the common ground conductor ML.
  • Transverse element R4 and the second transverse element R4 ' are preferably formed as first and second ohmic resistor R4, R4', wherein the resistance of the first and second ohmic resistor R4, R4 'preferably in the range of 1 kOhm to 10 kOhm, preferably in the range of 4 , 5 kohms to 5.5 kohms. A particularly preferred value found by simulation is 5.0 kohms.
  • Network element or a group of network elements which is in the signal path between one of the input terminals In + or In- and the output terminals Out + or Out- connected and has no connection to the circuit ground M.
  • the term cross-member is to be understood in the context of this patent application that it is not located in this signal path, but a network element or a group of network elements, via which one of the signal paths with the circuit ground M or the other signal path is directly or indirectly connected.
  • the front network elements VN comprise first longitudinal elements Rl, Cl, R3, which connect the first input terminal In + to the first signal conductor Sl. Further, further longitudinal elements Rl ', Cl', R3 'are present, which connect the second input terminal IN with the second signal conductor S2.
  • the first longitudinal elements preferably consist of a series connection of a third ohmic resistor Rl with a parallel circuit of a fourth ohmic resistor R3 and a first capacitor Cl.
  • the second longitudinal elements preferably consist of a series connection of a fifth ohmic resistor Rl 'with a parallel circuit of a sixth ohmic resistor R3' and a second capacitor Cl '.
  • the resistance value of the third ohmic resistor Rl and the fifth ohmic resistor Rl ' is preferably in the range of 50 ohms to 200 ohms, preferably in the range of 70 ohms to 150 ohms. Simulation has shown that the value of 100 ohms is particularly suitable.
  • the resistance value of the fourth ohmic resistor R3 and the sixth ohmic resistor R3 ' is preferably in the range of 10 kOhm to 100 kOhm, preferably in the range of 30 kOhm to 60 kOhm.
  • the value of 45 kOhm is particularly advantageous.
  • the capacitance value of the first capacitor Cl and the second capacitor Cl ' is preferably in the range of 0.1 pF to 5 pF, preferably in the range of 0.5 pF to 1 pF.
  • a value of 0.64 pF has proved to be particularly suitable by simulation.
  • first capacitor Cl and the fourth resistor R3 are connected to the first signal conductor Sl of the differential waveguide WL and to the first resistor Rl. Accordingly, the second capacitor Cl 'and the sixth resistor R3' are then connected to the second signal conductor S2 of the differential waveguide WL and to the second resistor R4 '.
  • the rear network elements HN preferably consist of a series circuit of a third capacitor C2 and a seventh ohmic resistor R2 and a fourth capacitor C2 'and an eighth ohmic resistor R2' and a ninth resistor R5.
  • the first signal line Sl of the waveguide WL is connected to a common node K via the series connection of the third capacitor C2 and the seventh ohmic resistor R2, while via the series connection of the fourth capacitor C2 'and the eighth ohmic resistor R2', the second signal line S2 of the waveguide WL is connected to the common node K.
  • the common node K is then connected to the circuit ground M via the ninth ohmic resistor R5.
  • the capacitance of the third capacitor C2 and the fourth capacitor C2 ' is preferably in the range from 0.5 pF to 15 pF, particularly preferably in the range from 1 pF to 5 pF. Simulation has shown that a value of 1.5 pF leads to a particularly good result.
  • the values for R2, R2 'and R5 may differ from the theoretically determined by parasitic effects in order to achieve a better fit for frequencies ⁇ 1 GHz at which Zeven and Zodd have not yet reached their final value. However, their value is still mostly in the range of some 10 ohms or slightly above 100 ohms. R5 can also be used as a direct ground connection with 0 ohms.
  • the resistance of the seventh ohmic resistor R2 and the eighth ohmic resistor R2 ' is preferably in the range of 10 ohms to 250 ohms, more preferably in the range of 75 ohms to 150 ohms.
  • a value of about 125 ohms has proven to be particularly suitable.
  • the resistance value of the ninth ohmic resistor R5 is also preferably in the range of 1 ohm to 100 ohms, with a range of 10 ohms to 30 ohms being particularly preferred. Again, a value of 20.5 ohms has proven to be particularly suitable.
  • Embodiment arranged such that on the one hand the third capacitor C2 to the first signal conductor Sl of the differential waveguide WL and to the first output terminal Out + and on the other hand, the fourth Capacitor C2 'is connected to the second signal conductor S2 and the second output terminal Out-.
  • the ohmic resistors R2 and R2 ' are connected to the common node K.
  • the differential voltage gain is defined here as
  • the resulting almost frequency-independent divider ratio can be described very roughly as follows: At low input frequencies or at DC voltage between the input terminals In + and In, the duty cycle is determined by the ratio
  • the duty cycle is essentially determined by the ratio of the reactances of the capacitors Cl and Cl 'to C2 and C2'.
  • the duty cycle is therefore determined in the high frequency range by the ratio of the resistors Rl and Rl 'to the parallel circuit of R4 and R2 or R4' and R2 ', which is characterized by the low resistance value of R2 and R2'.
  • the above explanation is simplistic and is for illustrative purposes only.
  • the inventive waveguide system thus has a compensated, differential divider network, which has a high input resistance and a low input capacitance and still by a
  • Waveguide can be extended over a spatially large area. Such a waveguide system is advantageous for many applications in which space conditions require the bridging of a large distance, while electrical requirements require the smallest possible extent.
  • waveguides formed in stripline technology are preferably used. Possible embodiments are shown in FIGS. 7 to 10. For the purpose of illustration, the electrical field E and the magnetic flux B are also shown in FIGS. 7 to 10.
  • the substrate 20 is formed of a flexible material, it results a particularly good handleability of the differential waveguide.
  • Fig. 8 shows the formation of the waveguide WL in triplate technique.
  • two dielectric substrates 30 and 31 are present, both of which are provided on their outer surface with a continuous metal coating 32 and 33, respectively. These metal layers are respectively connected to the ground 34 and form the ground conductor ML.
  • the first signal line Sl and the second signal line S2 are arranged as thin conductive strips 35 and 36 between the substrates 30 and 31, the regions 37 in this layer being sandwiched between the two substrates 30 and 31 by a dielectric filler, e.g. a plastic resin, can be filled.
  • a dielectric filler e.g. a plastic resin
  • the waveguide WL in coplanar technology in a perspective representation.
  • the first signal lines Sl and the second signal line S2 are formed as thin metal strips 41 and 42 on the dielectric substrate 40.
  • a metal layer 43 and 44 On both sides of the signal line Sl and S2 is a metal layer 43 and 44, which are each connected to the ground potential 45. These two metal layers 43 and 44 therefore form the ground conductors ML.
  • a ring core 46 made of a magnetic, preferably ferrimagnetic material is present in the vicinity of one end of the waveguide WL, which surrounds the waveguide WL.
  • common mode noise can be absorbed, because in common mode through the waveguide WL running waves in which the currents in the signal conductors Sl and S2 are not directed as in push-pull mode against each other but in the same flow direction, generate in the ring core 46, an induction, so that the common mode wave is absorbed.
  • the push-pull shaft can pass unhindered through the toroidal core.
  • the ring core 46 may also be arranged within the housing of a measuring device, from which the
  • Waveguide WL is led out, so that the ring core 46 is not visible to the outside and does not affect the handling.
  • Fig. 10 shows another embodiment of the waveguide in grounded coplanar technology (grounded coplanar).
  • the two signal lines S1 and S2 are applied as thin strip lines 51 and 52, and besides the strip lines 51 and 52 are the ground surfaces 53 and 54.
  • the difference is therein in that an additional ground surface 56 is present on the underside of the substrate 50.
  • compared to the embodiment of FIG. 9 results in a better shielding down.
  • the optimal shielding is achieved with the triplate technique of FIG.
  • Embodiments limited. In addition to the exemplary embodiments of the differential waveguides WL shown in FIGS. 5 and 7 to 10, a number of other embodiments are also conceivable.
  • the divider network must not exactly dimensioned with the above values. It is conceivable that other value combinations and other circuit topologies lead to the same or comparable results.
  • the resistor R3 or R3 'in FIG. 5 could also be arranged parallel to Rl and R2 or Rl' and R2 'as shown in FIG. 2, instead of only parallel to Cl or Cl'.
  • the network is nevertheless a compensated divider, since R3 or R3 'is so large that the parallel connection of Cl and R3 or Cl' and R2 'at high frequencies at which Rl or Rl' acts, exclusively by Cl or Cl 'is dominated.

Abstract

A waveguide system (WS) comprises a differential waveguide (W) with at least one first and one second signal conductor (S1, S2) which are connected together in the waveguide (W), and a divider network with frontal network elements (VN) arranged at the front end of the waveguide (W) in the direction of signal flow and with rear network elements (HN) arranged at the rear end of the waveguide (W) in the direction of signal flow. The frontal network elements (VN) comprise a first transverse element (R4) which extends in the direction from the first signal conductor (S1) to the earth conductor (ML), and a second transverse element (R4') which extends in the direction from the second signal conductor (S2) to the earth conductor (ML). Alternatively, the transverse element can also be arranged between the signal conductors (S1, S2).

Description

Wellenleiter-System mit differenziellem Wellenleiter Waveguide system with differential waveguide
Die Erfindung betrifft ein Wellenleiter-System mit einem differenziellen Wellenleiter. Solche Wellenleiter-Systeme werden beispielsweise zur Übertragung eines Messsignals von einem Tastkopf zu einem Messgerät, beispielsweise einem Spektrumanalysator, einem Netzwerkanalysator oder einem Oszilloskop, benötigt.The invention relates to a waveguide system with a differential waveguide. Such waveguide systems are required, for example, for transmitting a measurement signal from a probe to a measuring device, for example a spectrum analyzer, a network analyzer or an oscilloscope.
Ein Wellenleiter-System mit einem Koaxialleiter ist beispielsweise aus der EP 1 605 588 A2 bekannt. Der aus dieser Druckschrift vorgehende Wellenleiter ist kein differenziellerer Wellenleiter, sondern ein differenzielles Signal wird über zwei getrennte Koaxialleitungen übertragen und dann einem Operationsverstärker als Eingangsverstärker zugeführt. Am vorderen Ende jeder Koaxialleitung befindet sich ein Eingangsnetzwerk und am dem Operationsverstärker zugewandten hinteren Ende jeder Koaxialleitung befindet sich jeweils ein Abschlussnetzwerk. Die Netzwerke sind durch ohmsche Widerstände und Kondensatoren gebildet.A waveguide system with a coaxial conductor is known, for example, from EP 1 605 588 A2. The preceding from this document waveguide is not a differential waveguide, but a differential signal is transmitted via two separate coaxial lines and then fed to an operational amplifier as an input amplifier. At the front end of each coaxial line is an input network and at the rear end of each coaxial line facing the operational amplifier there is a terminating network. The networks are formed by ohmic resistors and capacitors.
Ein Nachteil der beiden entkoppelten, massebezogenenA disadvantage of the two decoupled, mass-related
Wellenleiter gemäß EP 1 605 588 A2 besteht darin, dass eine relativ große Bauform vorliegt und die Handhabung der beiden Kabel durch den Benutzer umständlich und unpraktisch ist. Außerdem ist es in der Praxis schwierig, zwei einzelne Wellenleiter mit exakt gleicher Länge herzustellen. Bereits 1 mm Längendifferenz führt zu einer Zeitverschiebung der differentiellen Signale gegeneinander um ungefähr 5 ps . Bei typischen Signalen mit einer Anstiegszeit von 35 ps (entspricht 10 GHz Bandbreite) führt dies zu erheblichen Signalverzerrungen und Wandlung von Gleich- in Gegentaktmode und umgekehrt . Darüberhinaus ist es aufwendig, bei den beiden massebezogenen Leitern die Massen an beiden Enden induktivitätsarm miteinander zu verbinden. In der Regel kann dies nur unzureichend geschehen, was dazu führt, dass der Gegentaktstrom am Kabeleingang nicht ungehindert fließen kann und unerwünschte äußere Moden angeregt werden.Waveguide according to EP 1 605 588 A2 is that a relatively large design is present and the handling of the two cables by the user is cumbersome and impractical. In addition, it is difficult in practice to produce two individual waveguides of exactly the same length. Already 1 mm difference in length leads to a time shift of the differential signals against each other by about 5 ps. For typical signals with a rise time of 35 ps (equivalent to 10 GHz bandwidth), this leads to significant signal distortion and conversion from DC to differential mode and vice versa. Moreover, it is complicated to connect the masses at both ends with low inductance in the two ground-related conductors. In general, this can only be inadequate happen, which means that the push-pull current at the cable entrance can not flow unhindered and unwanted external modes are excited.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Wellenleiter-System für differenzielle Signale zu schaffen, das nur äußerst geringe Laufzeitunterschiede und eine kleine Bauform aufweist und welches eine ausreichende Dämpfung des Gleichtaktmodus gewährleistet.It is therefore the object of the present invention to provide a waveguide system for differential signals, which has only extremely small differences in transit time and a small design and which ensures sufficient damping of the common mode.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.The object is solved by the features of claim 1. The dependent claims contain advantageous developments of the invention.
Erfindungsgemäß wird ein differenzieller Wellenleiter verwendet, dessen Signalleiter miteinander im Wellenleiter verkoppelt sind und bevorzugt aber nicht zwingend von einem gemeinsamen Masseleiter getrennt sind. Das Teilernetzwerk ist in vordere Netzwerkelemente, die am vorderen Ende des Wellenleiters angeordnet sind, und hintere Netzwerkelemente, die am hinteren Ende des Wellenleiters angeordnet sind, unterteilt.According to the invention, a differential waveguide is used whose signal conductors are coupled to one another in the waveguide and are preferably not necessarily separated from a common ground conductor. The divider network is divided into front network elements located at the front end of the waveguide and rear network elements located at the rear end of the waveguide.
Dabei haben die vorderen Netzwerkelemente bevorzugt Querelemente, die sich in Richtung vom ersten bzw. zweiten Signalleiter in Richtung auf den gemeinsamen Masseleiter und/oder zwischen den beiden Signalleitern erstrecken.In this case, the front network elements preferably have transverse elements which extend in the direction of the first or second signal conductor in the direction of the common ground conductor and / or between the two signal conductors.
Die Verwendung eines differenziellen Wellenleiters hat gegenüber der Verwendung von zwei entkoppelten und separat massebezogenen Wellenleitern zunächst den Vorteil der kleineren Bauform. Dieser Vorteil wird besonders deutlich, wenn keine koaxialen Wellenleiter, sondern Streifenleitern verwendet werden. Da dort die Wellenleiter nicht vollständig gegeneinander abgeschirmt werden können, müssen große Sicherheitsabstände zwischen den Wellenleitern eingehalten werden, wenn zwei separate Wellenleiter verwendet werden, um eine Kopplung zu vermeiden. Bei der Verwendung eines differenziellen Wellenleiters ist die Kopplung jedoch gerade erwünscht und notwendig. Ein besonderer Sicherheitsabstand muss nicht eingehalten werden. Im Gegenteil müssen die Wellenleiter relativ nahe nebeneinander positioniert werden.The use of a differential waveguide has the advantage over the smaller design compared to the use of two decoupled and separately grounded waveguides. This advantage becomes particularly clear when no coaxial waveguides but strip conductors are used. Since there the waveguides can not be completely shielded from each other, large safety margins between the waveguides must be maintained if two separate waveguides are used to avoid coupling. When using a differential Waveguide, however, the coupling is just desired and necessary. A special safety distance does not have to be maintained. On the contrary, the waveguides must be positioned relatively close together.
Außerdem ergeben sich automatisch gleiche Längen für die Signalleiter des Wellenleiters. Die beiden Signalleiter unterliegen aufgrund ihrer räumlich benachbarten Anordnung auch der gleichen thermischen Ausdehnung, was bei Einzelleitern insbesondere dann nicht der Fall ist, wenn einer der beiden Leiter in die Nähe einer Wärmequelle, beispielsweise eines Leistungsbauelements, kommt.In addition, equal lengths automatically result for the signal conductors of the waveguide. The two signal conductors are also subject to the same thermal expansion due to their spatially adjacent arrangement, which is not the case with individual conductors, in particular, when one of the two conductors comes close to a heat source, for example a power component.
Ein besonderer Vorteil liegt jedoch darin, dass ein gemeinsamer Massenleiter vorhanden ist, und nicht zwei Einzelmassen, die erst miteinander verbunden werden müssen. Das Problem der induktivitätsarmen Verbindung von zwei Einzelmassen tritt bei dem erfindungsgemäßen differenziellen Wellenleiter daher gar nicht erst auf. Ferner können differenzielle Wellenleiter so ausgelegt werden, dass der unerwünschte Gleichtaktmodus eine sehr hohe Dämpfung erfährt . Somit können unerwünschte Gleichtaktstörungen schon im Teiler absorbiert werden. Durch die Verwendung eines Querelements im vorderen Netzwerkteil des Teilers werden insbesondere niederfrequente Gleichtaktstörungen, beispielsweise ein 50 Hz oder 60 Hz Brummsignal des Stromversorgungsnetzes, gar nicht erst in den Wellenleiter eingekoppelt, sondern werden noch vor dem Wellenleiter absorbiert.However, a particular advantage lies in the fact that a common mass conductor is present, and not two individual masses, which must first be connected to each other. The problem of the low-inductance connection of two individual masses therefore does not even occur in the differential waveguide according to the invention. Furthermore, differential waveguides can be designed so that the unwanted common mode experiences a very high attenuation. Thus, unwanted common mode noise can already be absorbed in the divider. By using a transverse element in the front network part of the divider, in particular low-frequency common-mode noise, for example a 50 Hz or 60 Hz ripple signal of the power supply network, are not first coupled into the waveguide but are also absorbed before the waveguide.
Bevorzugt hat der differenzielle Wellenleiter einen Widerstandsbelag, d.h. der erste Signalleiter und/oder der zweite Signalleiter und/oder der Masseleiter hat einen von Null verschiedenen ohmschen Widerstand. Dies hilft, unerwünschte Mehrfachreflexionen stärker zu dämpfen und somit zu unterdrücken.Preferably, the differential waveguide has a resistive coating, i. the first signal conductor and / or the second signal conductor and / or the ground conductor has a non-zero ohmic resistance. This helps to attenuate unwanted multiple reflections stronger and thus suppress.
Die in den Unteransprüchen angegebene besondere topologische Ausgestaltung der vorderen Netzwerkelemente und der hinteren Netzwerkelemente durch ohmsche Widerstände und Kondensatoren und deren besondere Bemessung führt zu einem Wellenleiter-System mit besondere günstigen Eigenschaften und einer nahezu in der gesamten Nutzbandbreite frequenzunabhängigen Spannungsverstärkung für die Gegentaktmode .The specified in the dependent claims particular topological design of the front network elements and the rear network elements by ohmic resistors and capacitors and their special design leads to a waveguide system with special favorable properties and a nearly independent of the entire useful bandwidth frequency-independent voltage gain for the push-pull mode.
Für das erfindungsgemäße Wellenleiter-System sind verschiedene Konfigurationen möglich. Grundsätzlich kann auch an eine Doppelkoaxialleitung, z.B. in Form zweier Koaxialleitungen oder einer Koaxialleitung mit zwei Innenleitern, die beispielsweise verdreht sein können, gedacht werden, wobei bevorzugt jedoch an eine Ausbildung mittels eines flexiblen oder starren Leitungsstreifens gedacht ist, insbesondere in Koplanartechnik (koplanar) , geerdeter Koplanartechnik (grounded coplanar) , Microstripline-Technik und/oder Triplate-Technik.Various configurations are possible for the waveguide system according to the invention. In principle, it is also possible to connect to a double coaxial line, e.g. in the form of two coaxial cables or a coaxial cable with two inner conductors, which may be twisted, for example, but preferably with training by means of a flexible or rigid conductor strip, especially in coplanar technology (grounded coplanar), grounded coplanar, microstripline -Technique and / or triplate technique.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielhaft beschrieben. In der Zeichnung zeigen:Hereinafter, embodiments of the invention will be described by way of example with reference to the drawings. In the drawing show:
Fig. 1 einen differenziellen Wellenleiter mitFig. 1 with a differential waveguide
Abschlusswiderständen;Terminators;
Fig. 2 ein grundsätzliches Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wellenleiter-Systems;Fig. 2 shows a basic embodiment of the waveguide system according to the invention;
Fig. 3 das Ersatzschaltbild eines infinetesimalen Abschnitts des im Rahmen der Erfindung verwendeten differenziellen Wellenleiters;Fig. 3 is an equivalent circuit diagram of an infinety-smallest portion of the differential waveguide used in the invention;
Fig. 4 Wellenwiderstände für Gegentakt („differential") modus ZDM, Gleichtakt („common") modus ZCM, gerader („even") modus Zeven, und ungeraderFig. 4 characteristic impedance resistors ZDM, common mode ZCM, even mode Zeven, and odd
(„odd") modus Zodd, des beispielhaften differentiellen Wellenleiters aus Fig. 3; Fig. 5 ein konkretes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wellenleiter-Systems;("Odd") mode Zodd, the exemplary differential waveguide of Fig. 3; 5 shows a concrete embodiment of the waveguide system according to the invention;
Fig. 6 die Spannungs-Übertragungsfunktion des kompensierten Teilers aus Fig. 5 mit differentiellem WellenleiterFig. 6 shows the voltage transfer function of the compensated divider of Fig. 5 with a differential waveguide
Fig. 7 ein erstes Ausführungsbeispiel des für das erfindungsgemäße Wellenleiter-System verwendeten differenziellen Wellenleiters in gekoppelterFig. 7 shows a first embodiment of the differential waveguide used for the waveguide system according to the invention in coupled
Microstripline-Technik in einer perspektivischen Darstellung;Microstripline technique in a perspective view;
Fig. 8 ein zweites Ausführungsbeispiel des für das erfindungsgemäße Wellenleiter-System verwendeten differenziellen Wellenleiters in Triplate- Technik in einer Schnittdarstellung;8 shows a second exemplary embodiment of the differential waveguide in triplate technology used for the waveguide system according to the invention in a sectional representation;
Fig. 9 ein drittes Ausführungsbeispiel des für das erfindungsgemäße Wellenleiter-System verwendeten differenziellen Wellenleiters in Koplanar- Technik in perspektivischer Darstellung und9 shows a third exemplary embodiment of the differential waveguide in coplanar technology used for the waveguide system according to the invention in a perspective view and FIG
Fig. 10 ein viertes Ausführungsbeispiel des für das erfindungsgemäße Wellenleiter-System verwendeten differenziellen Wellenleiters in Grounded- Koplanar-Technik in einer Schnittdarstellung.10 shows a fourth exemplary embodiment of the differential waveguide in grounded coplanar technology used for the waveguide system according to the invention in a sectional illustration.
Bevor Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben werden, soll nachfolgend zunächst grundsätzlich auf differenzielle Wellenleiter eingegangen werden. Um differenzielle Signale über größere Strecken zu übertragen, werden erfindungsgemäß differenzielle Wellenleiter verwendet. Sie bestehen i.A. aus einer Masseleitung und zwei Signalleitungen.Before exemplary embodiments of the invention are described in detail, it will initially be discussed in detail below on differential waveguides. In order to transmit differential signals over longer distances, differential waveguides are used according to the invention. They consist i.A. from a ground line and two signal lines.
Da bei differenziellen Wellenleitern eine Wechselwirkung sowohl der Signalleiter gegenüber der Masseleitung als auch beider Signalleiter untereinander besteht, werden sie durch zwei unabhängige Wellenleitermoden beschrieben, jede mit ihrer eigenen charakteristischen Impedanz und ihrer Ausbreitungskonstante. In vielen Fällen ist eine Beschreibung durch einen geraden (engl, even) und einen ungeraden (engl, odd) Modus sinnvoll. Die zugehörigen Impedanzen werden dann als Zeven und Zodd bezeichnet. Dabei beschreiben Zeven und Zodd das Verhältnis der Spannung eines Signalleiters gegenüber der Bezugsmasse zum Strom entlang dieses Leiters für gleichphasige beziehungsweise gegenphasige Anregung beider Signalleiter. Alternativ ist eine Beschreibung über eine Gegen- (engl, differential mode) und eine Gleichtakt- (engl, common mode) mode mit den Impedanzen ZDM = 2-Zodd und ZCM = Zeven/2 möglich. Um sowohl den Gleichtaktmodus als auch den Gegentaktmodus reflexionsfrei abzuschließen, ersetzt ein in Fig. 1 gezeigtes Netzwerk A aus drei Elementen 1, 2 mit Zl und 3 mit Z2 den einfachen Abschlusswiderstand, der von massebezogenen Leitungen bekannt ist .Since in differential waveguides an interaction of both the signal conductor to the ground line as Also, as the signal conductors are interconnected, they are described by two independent waveguide modes, each with its own characteristic impedance and propagation constant. In many cases, a description by an even and an odd mode makes sense. The associated impedances are then referred to as Zeven and Zodd. Here, Zeven and Zodd describe the ratio of the voltage of a signal conductor relative to the reference ground to the current along this conductor for in-phase or out-of-phase excitation of both signal conductors. Alternatively, a description of a differential mode and a common mode mode with the impedances ZDM = 2-Zodd and ZCM = Zeven / 2 is possible. In order to complete both the common mode and the push-pull mode without reflection, a network A of three elements 1, 2 with Z1 and Z2 shown in FIG. 1 replaces the simple terminating resistor known from ground-related lines.
Dabei gilt für reflexionsfreien AbschlüsseThis applies to anechoic terminations
Zl = Zodd (1)Zl = Zodd (1)
Z2 = 0.5- (Zeven-Zodd) (2)Z2 = 0.5- (Zeven-Zodd) (2)
Hierbei sind die Impedanzen Zl oder Z2 i.A. komplexe Größen, falls die Wellenwiderstände Zeven und Zodd komplexe Größen sind. In jedem Fall gilt, wie auch für die massebezogene Leitung, dass am Eingang Tl einer differenziellen, insbesondere verlustbehafteten Leitung direkt das Abschlussnetzwerk A zu sehen ist, falls sie gemäß Fig. 1 sowohl für den Gleichtakt- als auch für den Gegentakmodus mit dem entsprechenden komplexen Wellenwiderstand abgeschlossen ist. Das oben beschriebene Netzwerk aus differenziellem Wellenleiter und Abschlussnetzwerk; lässt sich nun, wie in Fig. 2 dargestellt, zu einem abgeglichenen Teilernetzwerk mit dem Teilungsfaktor l:k für den Gegentaktmodus erweitern. Dabei werden zwei Längswiderstände 10, 11 der Größe (k-l)Zl an beiden Eingängen P+ und P- des differenziellen Wellenleiters WL ergänzt. Zusätzlich können wahlweise noch weitere Teilerelemente 12, 13 der Größe Z3 und 14, 15 der Größe (k-l)Z3 ergänzt werden. Das so entstandene Netzwerk ist für den Gegentaktmodus ein kompensierter Teiler mit glattem Frequenzgang bezüglich der Knoten P+ und P- . Dies wird deutlich, wenn zwischen die Punkte P+ und P- das Abschlussnetzwerk A direkt anstelle des Wellenleiters WL eingesetzt wird.Here, the impedances Zl or Z2 iA are complex quantities if the characteristic impedances Zeven and Zodd are complex quantities. In any case, as for the ground-related line, the terminating network A can be seen directly at the input T1 of a differential, in particular lossy, line if, in accordance with FIG. 1, it has both the common mode and the counter mode with the corresponding complex Characteristic impedance is completed. The differential waveguide and termination network described above; can now, as shown in Fig. 2, expand to a balanced divider network with the division factor l: k for the push-pull mode. In this case, two series resistors 10, 11 of size (k1) Z1 are added to both inputs P + and P- of the differential waveguide WL. In addition, optional additional divider elements 12, 13 of size Z3 and 14, 15 of size (kl) Z3 can be added. The resulting network is a compensated divider with a smooth frequency response with respect to the nodes P + and P- for push-pull mode. This becomes clear when between the points P + and P- the termination network A is used directly instead of the waveguide WL.
Am Ausgang Out+, Out- des Teilers liegt dieselbe Spannung wie am Eingang P+, P- des Wellenleiters WL an, da es sich um einen reflexionsfrei abgeschlossenen Wellenleiter handelt. Im Fall eines verlustbehafteten Wellenleiters muss dessen Dämpfung noch im Teilungsverhältnis berücksichtigt werden.At the output Out +, Out- of the divider is the same voltage as at the input P +, P- of the waveguide WL, since it is a reflection-free terminated waveguide. In the case of a lossy waveguide, its attenuation must still be considered in the division ratio.
Das folgende Beispiel dient zur Erläuterung des Sachverhaltes ohne den Anspruch auf Allgemeinheit einzuschränken. Ein infinitesimaler Abschnitt des differenziellen Wellenleiters wird durch das Ersatzschaltbild in Fig. 3 charakterisiert.The following example serves to explain the facts without restricting the claim to generality. An infinitesimal section of the differential waveguide is characterized by the equivalent circuit diagram in FIG.
Dabei haben die über die Kopplungsinduktivität Lm gekoppelten längenspezifischen Längsinduktivitäten Ls z.B. einen Wert von Ls=236 nH/m, die längenspezifische Koppelinduktivität Lm beträgt z.B. Lm=Ls/2. Die längenspezifische Kapazitäten Cp nach Masse und die Koppelkapazität Cm betragen z.B. Cp=Cm=94,3 pF/m. Zusätzlich sind die Verluste des Widerstandsleiters durch einen Widerstandsbelag von z.B. R=750 Ohm/m enthalten. Im Allgemeinen bestehen folgende Zusammenhänge für differentielle Wellenleiter (DM = differential mode, CM = common mode, even = even mode, odd = odd mode) :In this case, the length-specific longitudinal inductances Ls coupled via the coupling inductance Lm have, for example, a value of Ls = 236 nH / m, the length-specific coupling inductance Lm is, for example, Lm = Ls / 2. The length-specific capacitances Cp to ground and the coupling capacitance Cm are, for example, Cp = Cm = 94.3 pF / m. In addition, the losses of the resistive conductor are contained by a resistance of eg R = 750 ohms / m. In general, the following relationships exist for differential waveguides (DM = differential mode, CM = common mode, even = even mode, odd = odd mode):
CDM = Cm + Cp/ 2 LDM = 2- (Ls - Lm)CDM = Cm + Cp / 2 LDM = 2- (Ls - Lm)
CCM = 2-Cp LCM = (Ls + Lm) / 2CCM = 2-Cp LCM = (Ls + Lm) / 2
Codd = Cp + 2-Cm Lodd = Ls - Lm Ceven = Cp Leven = Ls + LmCodd = Cp + 2-Cm Lodd = Ls - Lm Ceven = Cp Leven = Ls + Lm
RDM = 2-R RCM = R / 2 Rodd = R Reven = RRDM = 2-R RCM = R / 2 Rodd = R Reven = R
Fig. 4 zeigt die berechneten Beträge der Wellenimpedanzen ZDM (in Fig. 4 Zdm) , ZCM (in Fig. 4 Zdm) , Zeven und Zodd der einzelnen Moden für den differentiellen Wellenleiter aus Fig. 3. Für hohe Frequenzen nehmen sie den Wert eines verlustfreien (R = 0) Wellenleiters an.4 shows the calculated amounts of the wave impedances ZDM (in FIG. 4 Zdm), ZCM (in FIG. 4 Zdm), Zeven and Zodd of the individual modes for the differential waveguide of FIG. 3. For high frequencies they take the value of one lossless (R = 0) waveguide.
Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wellenleiter-System WS, das einen differenziellen Wellenleiter gemäß Fig. 3 enthält und auf der Grundlage der vorstehenden Überlegungen optimiert wurde. Das Wellenleiter-System WS hat einen differenziellen Wellenleiter WL mit einem ersten Signalleiter Sl und einem zweiten Signalleiter S2. Die Signalleiter Sl und S2 sind miteinander verkoppelt und im Ausführungsbeispiel von einem gemeinsamen Masseleiter ML galvanisch getrennt. Im in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen koaxialen, differenziellen Wellenleiter, wobei die Signalleiter Sl und S2 in der Nähe der Mittelachse, jedoch etwas radial symmetrisch versetzt von der Mittelachse angeordnet sind. Der Masseleiter ML umgibt somit in radialer Richtung die beiden Signalleiter Sl und S2 vollständig, so dass die Signalleiter Sl und S2 nach außen vollständig abgeschirmt sind. Die beiden Signalleiter Sl und S2 sind so nahe beieinander angeordnet, dass sich eine elektromagnetische Verkopplung der beiden Signalleiter Sl und S2 ergibt. Ein infinitesimales Stück des in Fig. 5 dargestellten Wellenleiters kann daher mit dem Ersatzschaltbild nach Fig. 3 beschrieben werden. Die Leitung ist insgesamt beispielsweise 50 mm lang.Fig. 5 shows an embodiment of the inventive waveguide system WS, which contains a differential waveguide according to Fig. 3 and has been optimized on the basis of the above considerations. The waveguide system WS has a differential waveguide WL with a first signal conductor Sl and a second signal conductor S2. The signal conductors Sl and S2 are coupled together and galvanically isolated in the embodiment of a common ground conductor ML. in the 5 embodiment is a coaxial, differential waveguide, wherein the signal conductors Sl and S2 are arranged in the vicinity of the central axis, but somewhat radially symmetrically offset from the central axis. The ground conductor ML thus completely surrounds the two signal conductors S1 and S2 in the radial direction, so that the signal conductors S1 and S2 are completely shielded to the outside. The two signal conductors Sl and S2 are arranged so close to one another that results in an electromagnetic coupling of the two signal conductors Sl and S2. An infinitesimal piece of the waveguide shown in Fig. 5 can therefore be described with the equivalent circuit diagram of FIG. The line is a total of, for example, 50 mm long.
Ferner ist ein Teilernetzwerk vorhanden mit an einem in Signalflussrichtung vorderen Ende des Wellenleiters WL angeordneten vorderen Netzwerkelementen VN und mit in Signalflussrichtung am hinteren Ende des Wellenleiters WL angeordneten hinteren Netzwerkelementen HN. Das Teilernetzwerk dient mit seinen hinteren Netzwerkelementen HN einerseits zum Abschluss des Wellenleiters WL. Dabei ist aufgrund der komplexen Wellenwiderstände Zeven, Zodd eine Kombination aus resistiven und reaktiven Bauelementen nötig. Andererseits stellt es ein Kompensationsnetzwerk dar. Dabei wird bei geeigneter Dimensionierung eine zwischen den Eingangsanschlüssen In+ und In- anstehende differenzielle EingangsSpannung in einem festen Teilerverhältnis, das im wesentlichen von der Frequenz unabhängig ist, in eine zwischen den Ausgangsanschlüssen Out+ und Out- anstehende AusgangsSpannung umgesetzt. „,mill, Vout* -VoufFurthermore, a divider network is provided with front network elements VN arranged at a front end of waveguide WL in the signal flow direction and rear network elements HN arranged in signal flow direction at the rear end of waveguide WL. The divider network serves with its rear network elements HN on the one hand to the end of the waveguide WL. Due to the complex characteristic impedance Zeven, Zodd a combination of resistive and reactive components is necessary. On the other hand, it represents a compensation network. With suitable dimensioning, a differential input voltage present between the input terminals In + and In is converted in a fixed divider ratio, which is essentially independent of the frequency, into an output voltage present between the output terminals Out + and Out-. ", Mill , Vout * -Vouf
AVDM = « constAVDM = «const
Vin -VinVin -Vin
Ein solches frequenzunabhängiges Teilerverhältnis ist insbesondere bei Tastköpfen für Oszilloskope notwendig.Such a frequency-independent divider ratio is necessary in particular for probes for oscilloscopes.
Die vorderen Netzwerkelemente VN umfassen ein erstes Querelement R4 , das sich von dem ersten Signalleiter Sl zu dem Masseleiter ML erstreckt, und ein zweites Querelement R4 ' , das sich von dem zweiten Signalleiter S2 zu dem gemeinsamen Masseleiter ML erstreckt . Das ersteThe front network elements VN include a first cross member R4 extending from the first signal conductor Sl to the ground conductor ML, and a second cross member R4 'extending from the second signal conductor S2 to the common ground conductor ML. The first
Querelement R4 und das zweite Querelement R4' sind vorzugsweise als erster und zweiter ohmscher Widerstand R4 , R4 ' ausgebildet, wobei der Widerstandswert des ersten und zweiten ohmschen Widerstands R4 , R4 ' vorzugsweise im Bereich von 1 kOhm bis 10 kOhm, bevorzugt im Bereich von 4,5 kOhm bis 5,5 kOhm liegt. Ein durch Simulation gefundener besonders bevorzugter Wert liegt bei 5,0 kOhm.Transverse element R4 and the second transverse element R4 'are preferably formed as first and second ohmic resistor R4, R4', wherein the resistance of the first and second ohmic resistor R4, R4 'preferably in the range of 1 kOhm to 10 kOhm, preferably in the range of 4 , 5 kohms to 5.5 kohms. A particularly preferred value found by simulation is 5.0 kohms.
Der Begriff Längselement ist im Rahmen dieser Patentanmeldung so zu verstehen, dass es sich um einThe term longitudinal element is to be understood in the context of this patent application that it is a
Netzwerkelement oder eine Gruppe von Netzwerkelementen handelt, das bzw. die in den Signalpfad zwischen einem der Eingangsanschlüsse In+ bzw. In- und den Ausgangsanschlüssen Out+ bzw. Out- geschaltet ist und keine Verbindung zur Schaltungsmasse M hat. Der Begriff Querelement ist im Rahmen dieser Patentanmeldung so zu verstehen, dass es sich nicht in diesem Signalpfad befindet, sondern ein Netzwerkelement oder eine Gruppe von Netzwerkelementen bezeichnet, über die einer der Signalpfade mit der Schaltungsmasse M oder dem anderen Signalpfad direkt oder indirekt verbunden ist. Weiterhin umfassen die vorderen Netzwerkelemente VN erste Längselemente Rl, Cl, R3 , welche den ersten Eingangsanschluss In+ mit dem ersten Signalleiter Sl verbinden. Ferner sind weitere Längselemente Rl', Cl', R3 ' vorhanden, welche den zweiten Eingangsanschluss In- mit dem zweiten Signalleiter S2 verbinden. Dabei bestehen die ersten Längselemente vorzugsweise aus einer Serienschaltung aus einem dritten ohmschen Widerstand Rl mit einer Parallelschaltung aus einem vierten ohmschen Widerstand R3 und einem ersten Kondensator Cl . Entsprechend bestehen die zweiten Längselemente vorzugsweise aus einer Serienschaltung aus einem fünften ohmschen Widerstand Rl' mit einer Parallelschaltung aus einem sechsten ohmschen Widerstand R3 ' und einem zweiten Kondensator Cl' .Network element or a group of network elements, which is in the signal path between one of the input terminals In + or In- and the output terminals Out + or Out- connected and has no connection to the circuit ground M. The term cross-member is to be understood in the context of this patent application that it is not located in this signal path, but a network element or a group of network elements, via which one of the signal paths with the circuit ground M or the other signal path is directly or indirectly connected. Furthermore, the front network elements VN comprise first longitudinal elements Rl, Cl, R3, which connect the first input terminal In + to the first signal conductor Sl. Further, further longitudinal elements Rl ', Cl', R3 'are present, which connect the second input terminal IN with the second signal conductor S2. The first longitudinal elements preferably consist of a series connection of a third ohmic resistor Rl with a parallel circuit of a fourth ohmic resistor R3 and a first capacitor Cl. Accordingly, the second longitudinal elements preferably consist of a series connection of a fifth ohmic resistor Rl 'with a parallel circuit of a sixth ohmic resistor R3' and a second capacitor Cl '.
Der Widerstandswert des dritten ohmschen Widerstands Rl und des fünften ohmschen Widerstands Rl' liegt vorzugsweise im Bereich von 50 Ohm bis 200 Ohm, bevorzugt im Bereich von 70 Ohm bis 150 Ohm. Durch Simulation hat sich ergeben, dass der Wert von 100 Ohm besonders geeignet ist.The resistance value of the third ohmic resistor Rl and the fifth ohmic resistor Rl 'is preferably in the range of 50 ohms to 200 ohms, preferably in the range of 70 ohms to 150 ohms. Simulation has shown that the value of 100 ohms is particularly suitable.
Der Widerstandswert des vierten ohmschen Widerstands R3 und des sechsten ohmschen Widerstands R3 ' liegt vorzugsweise im Bereich von 10 kOhm bis 100 kOhm, bevorzugt im Bereich von 30 kOhm bis 60 kOhm. Hier hat sich durch Simulation erwiesen, dass der Wert von 45 kOhm besonders vorteilhaft ist .The resistance value of the fourth ohmic resistor R3 and the sixth ohmic resistor R3 'is preferably in the range of 10 kOhm to 100 kOhm, preferably in the range of 30 kOhm to 60 kOhm. Here it has been proven by simulation that the value of 45 kOhm is particularly advantageous.
Der Kapazitätswert des ersten Kondensators Cl und des zweiten Kondensators Cl' liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 pF bis 5 pF, bevorzugt im Bereich von 0 , 5 pF bis 1 pF . Hier hat sich durch Simulation ein Wert von 0,64 pF als besonders geeignet erwiesen.The capacitance value of the first capacitor Cl and the second capacitor Cl 'is preferably in the range of 0.1 pF to 5 pF, preferably in the range of 0.5 pF to 1 pF. Here a value of 0.64 pF has proved to be particularly suitable by simulation.
Obwohl die Serienschaltung der Längselemente auch grundsätzlich vertauscht werden kann, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der erste Kondensator Cl und der vierte Widerstand R3 mit dem ersten Signalleiter Sl des differenziellen Wellenleiters WL und mit dem ersten Widerstand Rl verbunden sind. Entsprechend ist dann der zweite Kondensator Cl' und der sechste Widerstand R3 ' mit dem zweiten Signalleiter S2 des differenziellen Wellenleiters WL und mit dem zweiten Widerstand R4 ' verbunden .Although the series connection of the longitudinal elements can also be reversed in principle, it has proved to be advantageous if the first capacitor Cl and the fourth resistor R3 are connected to the first signal conductor Sl of the differential waveguide WL and to the first resistor Rl. Accordingly, the second capacitor Cl 'and the sixth resistor R3' are then connected to the second signal conductor S2 of the differential waveguide WL and to the second resistor R4 '.
Die hinteren Netzwerkelemente HN bestehen vorzugsweise aus einer Serienschaltung aus einem dritten Kondensator C2 und einem siebten ohmschen Widerstand R2 sowie einem vierten Kondensator C2 ' und einem achten ohmschen Widerstand R2 ' sowie einem neunten ohmschen Widerstand R5. Dabei ist über die Serienschaltung aus dem dritten Kondensator C2 und dem siebten ohmschen Widerstand R2 die erste Signalleitung Sl des Wellenleiters WL mit einem gemeinsamen Knoten K verbunden, während über die Serienschaltung aus dem vierten Kondensator C2 ' und dem achten Ohmschen Widerstand R2 ' die zweite Signalleitung S2 des Wellenleiters WL mit dem gemeinsamen Knoten K verbunden ist. Der gemeinsame Knoten K ist dann über den neunten ohmschen Widerstand R5 mit der Schaltungsmasse M verbunden.The rear network elements HN preferably consist of a series circuit of a third capacitor C2 and a seventh ohmic resistor R2 and a fourth capacitor C2 'and an eighth ohmic resistor R2' and a ninth resistor R5. In this case, the first signal line Sl of the waveguide WL is connected to a common node K via the series connection of the third capacitor C2 and the seventh ohmic resistor R2, while via the series connection of the fourth capacitor C2 'and the eighth ohmic resistor R2', the second signal line S2 of the waveguide WL is connected to the common node K. The common node K is then connected to the circuit ground M via the ninth ohmic resistor R5.
Der Kapazität des dritten Kondensators C2 und des vierten Kondensators C2 ' liegt bevorzugt im Bereich von 0,5 pF bis 15 pF, besonders bevorzugt im Bereich von 1 pF bis 5 pF . Durch Simulation hat sich hier gezeigt, dass ein Wert von 1,5 pF zu einem besonders guten Ergebnis führt. Die Werte des siebten bis neunten Widerstandes R2 , R2 ' und R5 ergeben sich aus der Bedingung für den reflexionsfreien Abschluss einer differentiellen Leitung aus Formel (1) und (2) . Aus Fig. 4 ermittelt man für hohe Frequenzen >5 GHz für die Leitung aus Fig. 3 die bevorzugten Werte: Zodd = 20,5 Ω, Zeven = 61,5 Ω. Damit gilt: R2 = R2 ' = Zodd = 20,5 Ω, R5 = 0,5 (Zeven - Zodd) = 20,5 Ω. In der Praxis können die Werte für R2 , R2 ' und R5 von den theoretisch ermittelten durch parasitäre Effekte abweichen, um für Frequenzen < 1 GHz, bei denen Zeven und Zodd noch nicht ihren Endwert erreicht haben, eine bessere Anspassung zu erzielen. Ihr Wert liegt aber trotzdem zumeist im Bereich einiger 10 Ohm bzw. geringfügig über 100 Ohm. R5 kann auch als direkte MasseVerbindung mit 0 Ohm angesetzt werden.The capacitance of the third capacitor C2 and the fourth capacitor C2 'is preferably in the range from 0.5 pF to 15 pF, particularly preferably in the range from 1 pF to 5 pF. Simulation has shown that a value of 1.5 pF leads to a particularly good result. The values of the seventh to ninth resistors R2, R2 'and R5 result from the condition for the reflection-free termination of a differential line of formulas (1) and (2). For high frequencies> 5 GHz, the preferred values for the line from FIG. 3 are determined from FIG. 4: Zodd = 20.5 Ω, Zeven = 61.5 Ω. Thus: R2 = R2 '= Zodd = 20.5Ω, R5 = 0.5 (Zeven - Zodd) = 20.5Ω. In practice, the values for R2, R2 'and R5 may differ from the theoretically determined by parasitic effects in order to achieve a better fit for frequencies <1 GHz at which Zeven and Zodd have not yet reached their final value. However, their value is still mostly in the range of some 10 ohms or slightly above 100 ohms. R5 can also be used as a direct ground connection with 0 ohms.
Der Widerstandswert des siebten ohmschen Widerstands R2 und des achten ohmschen Widerstands R2' liegt bevorzugt im Bereich von 10 Ohm bis 250 Ohm, besonders vorteilhaft im Bereich von 75 Ohm bis 150 Ohm. Hier hat sich ein Wert von ca. 125 Ohm als besonders geeignet erwiesen.The resistance of the seventh ohmic resistor R2 and the eighth ohmic resistor R2 'is preferably in the range of 10 ohms to 250 ohms, more preferably in the range of 75 ohms to 150 ohms. Here, a value of about 125 ohms has proven to be particularly suitable.
Der Widerstandswert des neunten ohmschen Widerstands R5 liegt ebenfalls bevorzugt im Bereich von 1 Ohm bis 100 Ohm, wobei ein Bereich von 10 Ohm bis 30 Ohm besonders bevorzugt ist. Auch hier hat sich ein Wert von 20,5 Ohm von besonders geeignet erwiesen.The resistance value of the ninth ohmic resistor R5 is also preferably in the range of 1 ohm to 100 ohms, with a range of 10 ohms to 30 ohms being particularly preferred. Again, a value of 20.5 ohms has proven to be particularly suitable.
Die Serienschaltung der Querelemente in den hinteren Netzwerkelementen HN ist im dargestelltenThe series connection of the transverse elements in the rear network elements HN is shown in the
Ausführungsbeispiel so angeordnet, dass einerseits der dritte Kondensator C2 mit dem ersten Signalleiter Sl des differenziellen Wellenleiters WL und mit dem ersten Ausgangsanschluss Out+ und andererseits der vierte Kondensator C2 ' mit dem zweiten Signalleiter S2 und dem zweiten Ausgangsanschluss Out- verbunden ist. Hingegen sind die ohmschen Widerstände R2 und R2' mit dem gemeinsamen Knoten K verbunden. Es ist jedoch auch die umgekehrte Reihung möglich.Embodiment arranged such that on the one hand the third capacitor C2 to the first signal conductor Sl of the differential waveguide WL and to the first output terminal Out + and on the other hand, the fourth Capacitor C2 'is connected to the second signal conductor S2 and the second output terminal Out-. On the other hand, the ohmic resistors R2 and R2 'are connected to the common node K. However, it is also the reverse ranking possible.
Bei geeigneter Dimensionierung der einzelnen Netzwerkelemente ergibt sich ein weitgehend von der Frequenz unabhängiger Verlauf der differentiellen Spannungsverstärkung, wie in Fig. 6 dargestellt ist. Die differentielle Spannungsverstärkung ist hierbei definiert alsWith suitable dimensioning of the individual network elements results in a largely independent of the frequency course of the differential voltage gain, as shown in Fig. 6. The differential voltage gain is defined here as
AVDM - ^+ - VOUfAVDM - ^ + - V OU f
Vin+ - VirfVin + - Virf
Das sich ergebende nahezu freguenzunabhängige Teilerverhältnis lässt sich anschaulich sehr grob wie folgt beschreiben: Bei niedrigen Eingangfrequenzen bzw. bei Gleichspannung zwischen den Eingangsanschlüssen In+ und In- wird das Tastverhältnis durch das VerhältnisThe resulting almost frequency-independent divider ratio can be described very roughly as follows: At low input frequencies or at DC voltage between the input terminals In + and In, the duty cycle is determined by the ratio
(Rl+R3)/R4 bestimmt. Im mittleren Frequenzbereich wird das Tastverhältnis im wesentlichen durch das Verhältnis der Reaktanzen der Kondensatoren Cl bzw. Cl' zu C2 bzw. C2 ' bestimmt. Im hohen Frequenzbereich schließen die Kondensatoren Cl und Cl ' die Widerstände R3 und R3 ' kurz und die Widerstände R2 und R2 ' sind an dem ersten Signalleiter Sl und an dem zweiten Signalleiter S2 aktiviert. Das Tastverhältnis ist im hohen Frequenzbereich daher durch das Verhältnis der Widerstände Rl bzw. Rl' zu der Parallelschaltung aus R4 und R2 bzw. R4 ' und R2 ' bestimmt, die durch den niedrigen Widerstandwert von R2 bzw. R2' geprägt ist. Vorstehende Erklärung ist jedoch stark vereinfachend und dient nur der Veranschaulichung. Das erfindungsgemäße Wellenleiter-System hat somit ein kompensiertes, differenzielles Teilernetzwerk, das einen hohen Eingangswiderstand und eine niedrige Eingangskapazität aufweist und trotzdem durch einen(Rl + R3) / R4 determined. In the middle frequency range, the duty cycle is essentially determined by the ratio of the reactances of the capacitors Cl and Cl 'to C2 and C2'. In the high frequency range, the capacitors Cl and Cl 'short-circuit the resistors R3 and R3', and the resistors R2 and R2 'are activated on the first signal conductor S1 and on the second signal conductor S2. The duty cycle is therefore determined in the high frequency range by the ratio of the resistors Rl and Rl 'to the parallel circuit of R4 and R2 or R4' and R2 ', which is characterized by the low resistance value of R2 and R2'. However, the above explanation is simplistic and is for illustrative purposes only. The inventive waveguide system thus has a compensated, differential divider network, which has a high input resistance and a low input capacitance and still by a
Wellenleiter über einen räumlich großen Bereich ausgedehnt werden kann. Ein solches Wellenleiter-System ist für viele Anwendungen von Vorteil, bei denen räumliche Gegebenheiten die Überbrückung einer großen Strecke verlangen, während elektrische Anforderungen eine möglichst kleine Ausdehnung fordern. Die bisher übliche Forderung, dass ein konzentriertes Teilernetzwerk kleiner als ein Zehntel der Wellenlänge sein muss, damit Ausbreitungseffekte keine Rolle spielen, wird damit überwunden.Waveguide can be extended over a spatially large area. Such a waveguide system is advantageous for many applications in which space conditions require the bridging of a large distance, while electrical requirements require the smallest possible extent. The previously customary requirement that a concentrated divider network must be smaller than one tenth of the wavelength, so that propagation effects play no role, is thereby overcome.
Anstatt dem in Fig. 5 dargestellten koaxialen differenziellen Wellenleiter kommen bevorzugt in Streifenleitertechnik ausgebildete Wellenleiter zum Einsatz. Mögliche Ausführungsbeispiele sind in den Fig. 7 bis 10 dargestellt. Zur Veranschaulichung ist in den Figuren 7 bis 10 auch das elektrische Feld E und der magnetische Fluss B eingezeichnet.Instead of the coaxial differential waveguide shown in FIG. 5, waveguides formed in stripline technology are preferably used. Possible embodiments are shown in FIGS. 7 to 10. For the purpose of illustration, the electrical field E and the magnetic flux B are also shown in FIGS. 7 to 10.
Fig. 7 zeigt den differenziellen Wellenleiter WL in Microstripline-Technik in einer perspektivischen7 shows the differential waveguide WL in microstripline technology in a perspective view
Darstellung. Dabei sind auf der Oberseite eines SubstratsPresentation. These are on top of a substrate
20 als erster Signalleiter Sl ein erster Leitungsstreifen20 as the first signal conductor Sl a first line strip
21 und als zweiter Signalleiter S2 ein zweiter Leitungsstreifen 22 angeordnet. An der Unterseite des Substrats 20 befindet sich eine durchgehende21 and arranged as a second signal conductor S2, a second line strip 22. At the bottom of the substrate 20 is a continuous
Metallbeschichtung 23, die den Masseleiter ML bildet und auf Erdpotential (ground) 24 liegt. Wenn das Substrat 20 aus einem flexiblen Material ausgebildet ist, ergibt sich eine besonders gute Handbarkeit des differenziellen Wellenleiters.Metal coating 23, which forms the ground conductor ML and ground (ground) 24 is located. When the substrate 20 is formed of a flexible material, it results a particularly good handleability of the differential waveguide.
Fig. 8 zeigt die Ausbildung des Wellenleiters WL in Triplate-Technik. Hier sind zwei dielektrische Substrate 30 und 31 vorhanden, die beide an ihrer Außenfläche mit einer durchgehenden Metallbeschichtung 32 bzw. 33 versehen sind. Diese Metall -Schichten sind jeweils mit dem Erdpotential (ground) 34 verbunden und bilden den Masseleiter ML. Die erste Signalleitung Sl und die zweite Signalleitung S2 sind als dünne Leitungsstreifen 35 und 36 zwischen den Substraten 30 und 31 angeordnet, wobei die Bereiche 37 in dieser Schicht zwischen den beiden Substraten 30 und 31 durch ein dielektrisches Füllmittel, z.B. ein Kunststoffharz, ausgefüllt sein kann. Im Gegensatz zur perspektivischen Darstellung in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 7 ist in Fig. 8 zur Vereinfachung nur eine Schnittebene dargestellt.Fig. 8 shows the formation of the waveguide WL in triplate technique. Here, two dielectric substrates 30 and 31 are present, both of which are provided on their outer surface with a continuous metal coating 32 and 33, respectively. These metal layers are respectively connected to the ground 34 and form the ground conductor ML. The first signal line Sl and the second signal line S2 are arranged as thin conductive strips 35 and 36 between the substrates 30 and 31, the regions 37 in this layer being sandwiched between the two substrates 30 and 31 by a dielectric filler, e.g. a plastic resin, can be filled. In contrast to the perspective view in the embodiment of FIG. 7, only one sectional plane is shown in FIG. 8 for the sake of simplicity.
Fig. 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Wellenleiters WL in Koplanartechnik in einer perspektivischen Darstellung. Auch hier sind auf dem dielektrischen Substrat 40 die erste Signalleitungen Sl und die zweite Signalleitung S2 als dünne Metallstreifen 41 und 42 ausgebildet. Beidseitig neben den Signalleitung Sl und S2 befindet sich eine Metallschicht 43 bzw. 44, die jeweils mit dem Massepotential 45 verbunden sind. Diese beiden Metallschichten 43 und 44 bilden daher die Masseleiter ML.9 shows a further exemplary embodiment of the waveguide WL in coplanar technology in a perspective representation. Again, the first signal lines Sl and the second signal line S2 are formed as thin metal strips 41 and 42 on the dielectric substrate 40. On both sides of the signal line Sl and S2 is a metal layer 43 and 44, which are each connected to the ground potential 45. These two metal layers 43 and 44 therefore form the ground conductors ML.
Bei dem in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel ist in der Nähe eines Endes des Wellenleiters WL ein Ringkern 46 aus einem magnetischen, vorzugsweise ferrimagnetischen Material vorhanden, der den Wellenleiter WL umschließt. Durch den Ringkern 46 können Gleichtaktstörungen absorbiert werden, denn im Gleichtaktmodus durch den Wellenleiter WL laufende Wellen, bei welchen die Ströme in den Signalleitern Sl und S2 nicht wie beim Gegentaktmodus gegeneinander sondern in gleicher Flussrichtung gerichtet sind, erzeugen in dem Ringkern 46 eine Induktion, so dass die Gleichtaktwelle absorbiert wird. Die Gegentaktwelle kann jedoch ungehindert durch den Ringkern hindurch laufen. Der Ringkern 46 kann auch innerhalb des Gehäuses eines Messgeräts angeordnet sein, aus welchen derIn the embodiment shown in Fig. 9, a ring core 46 made of a magnetic, preferably ferrimagnetic material is present in the vicinity of one end of the waveguide WL, which surrounds the waveguide WL. Through the ring core 46 common mode noise can be absorbed, because in common mode through the waveguide WL running waves in which the currents in the signal conductors Sl and S2 are not directed as in push-pull mode against each other but in the same flow direction, generate in the ring core 46, an induction, so that the common mode wave is absorbed. However, the push-pull shaft can pass unhindered through the toroidal core. The ring core 46 may also be arranged within the housing of a measuring device, from which the
Wellenleiter WL herausgeführt ist, so dass der Ringkern 46 nach außen nicht sichtbar ist und die Handhabung nicht beeinträchtigt .Waveguide WL is led out, so that the ring core 46 is not visible to the outside and does not affect the handling.
Fig. 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Wellenleiters in geerdeter Koplanartechnik (grounded coplanar) . Zur Vereinfachung ist hier nur ein Schnitt dargestellt. Wie bei dem in Koplanartechnik ausgebildeten Wellenleiter nach Fig. 9 sind auf der Oberseite des Substrats 50 die beiden Signalleitungen Sl und S2 als dünne Streifenleitungen 51 und 52 aufgebracht und neben den Streifenleitungen 51 und 52 befinden sich die Masseflächen 53 und 54. Der Unterschied besteht darin, dass auf der Unterseite des Substrats 50 eine zusätzliche Massefläche 56 vorhanden ist. Bei dieser Ausgestaltung ergibt sich gegenüber der Ausgestaltung nach Fig. 9 eine bessere Schirmung nach unten. Die optimale Schirmung wird jedoch mit der Triplate-Technik nach Fig. 8 erreicht.Fig. 10 shows another embodiment of the waveguide in grounded coplanar technology (grounded coplanar). For simplicity, only a section is shown here. 9, on top of the substrate 50, the two signal lines S1 and S2 are applied as thin strip lines 51 and 52, and besides the strip lines 51 and 52 are the ground surfaces 53 and 54. The difference is therein in that an additional ground surface 56 is present on the underside of the substrate 50. In this embodiment, compared to the embodiment of FIG. 9 results in a better shielding down. However, the optimal shielding is achieved with the triplate technique of FIG.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestelltenThe invention is not limited to those shown
Ausführungsbeispiele beschränkt. Neben den in den Fig. 5 und 7 bis 10 gezeigten Ausführungsbeispielen der differenziellen Wellenleiter WL sind auch noch eine Reihe anderer Ausgestaltungen denkbar. Das Teilernetzwerk muss nicht exakt mit den vorstehend genannten Werten dimensioniert sein. Es ist denkbar, dass auch andere Wertekombinationen und andere Schaltungstopologien zu gleichen oder vergleichbaren Resultaten führen.Embodiments limited. In addition to the exemplary embodiments of the differential waveguides WL shown in FIGS. 5 and 7 to 10, a number of other embodiments are also conceivable. The divider network must not exactly dimensioned with the above values. It is conceivable that other value combinations and other circuit topologies lead to the same or comparable results.
Der Widerstand R3 bzw. R3 ' in Fig. 5 könnte auch wie in Fig. 2 gezeigt parallel zu Rl und R2 bzw. Rl' und R2 ' angeordnet sein, statt nur parallel zu Cl bzw. Cl' . In der Praxis hat sich doch erwiesen, dass es von Vorteil ist, wenn die Widerstände Rl und Rl' möglichst nahe am Eingang des Teilers angeordnet ist, damit der Teilereingang nicht durch parasitäre Kapazitäten kurzgeschlossen werden kann. Das Netzwerk ist jedoch trotzdem eine kompensierter Teiler, da R3 bzw. R3 ' so groß ist, dass die Parallelschaltung von Cl und R3 bzw. Cl' und R2 ' bei hohen Frequenzen, bei denen Rl bzw. Rl' wirkt, ausschließlich von Cl bzw. Cl' dominiert wird. The resistor R3 or R3 'in FIG. 5 could also be arranged parallel to Rl and R2 or Rl' and R2 'as shown in FIG. 2, instead of only parallel to Cl or Cl'. In practice, it has been found that it is advantageous if the resistors Rl and Rl 'are arranged as close as possible to the input of the divider, so that the divider input can not be short-circuited by parasitic capacitances. However, the network is nevertheless a compensated divider, since R3 or R3 'is so large that the parallel connection of Cl and R3 or Cl' and R2 'at high frequencies at which Rl or Rl' acts, exclusively by Cl or Cl 'is dominated.

Claims

Ansprüche claims
1. Wellenleiter-System (WS) mit einem differenziellen Wellenleiter (WL) mit zumindest einem ersten und einem zweiten Signalleiter (Sl, S2) , die miteinander im Wellenleiter (WL) verkoppelt sind, und einem Teilernetzwerk mit an einem in Signalflussrichtung vorderen Ende des Wellenleiters (WL) angeordneten vorderen Netzwerkelementen (VN) und mit an einem inA waveguide system (WS) comprising a differential waveguide (WL) having at least first and second signal conductors (S1, S2) coupled together in the waveguide (WL) and a divider network having a forward end in the signal flow direction Waveguide (WL) arranged front network elements (VN) and with at an in
Signalflussrichtung hinteren Ende des Wellenleiters (WL) angeordneten hinteren Netzwerkelementen (HN) .Signal flow direction rear end of the waveguide (WL) arranged rear network elements (HN).
2. Wellenleiter-System nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die vorderen Netzwerkelemente (VN) ein erstes Querelement (R4) , das sich in Richtung vom ersten Signalleiter (Sl) zu einem Masseleiter (ML) erstreckt, und ein zweites Querelement (R4'), das sich in Richtung vom zweiten Signalleiter (Sl) zu dem Masseleiter (ML) erstreckt, umfassen und/oder ein Querelement, das sich zwischen den Signalleitern (Sl, S2) erstreckt, umfassen.2. waveguide system according to claim 1, characterized in that the front network elements (VN) a first cross member (R4) extending in the direction of the first signal conductor (Sl) to a ground conductor (ML), and a second cross member (R4 ' ) extending in the direction from the second signal conductor (S1) to the ground conductor (ML), and / or comprise a cross-member extending between the signal conductors (S1, S2).
3. Wellenleiter-System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalleiter (Sl, S2) von einem gemeinsamen Masseleiter (ML) des Wellenleiters (WL) getrennt sind.3. waveguide system according to claim 1 or 2, characterized in that the signal conductors (Sl, S2) of a common ground conductor (ML) of the waveguide (WL) are separated.
4. Wellenleiter-System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der differenzielle Wellenleiter (WL) mit den hinteren Netzwerkelementen (HN) reflexionsfrei abgeschlossen ist.4. waveguide system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the differential waveguide (WL) with the rear network elements (HN) is completed without reflection.
5. Wellenleiter-System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der differenzielle Wellenleiter (WL) einen Widerstandsbelag hat, d.h. dass der erste Signalleiter (Sl) und der zweite Signalleiter (S2) und/oder der Masseleiter (ML) einen deutlich von Null verschiedenen ohmschen Widerstand hat .5. waveguide system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the differential waveguide (WL) has a resistance coating, that is, that the first signal conductor (Sl) and the second signal conductor (S2) and / or the Grounding conductor (ML) has a non-zero ohmic resistance.
6. Wellenleiter-System nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Querelement der vorderen Netzwerkelemente (VN) ein erster und zweiter ohmscher Widerstand (R4, R4') sind.6. waveguide system according to claim 2 to 5, characterized in that the first and second transverse element of the front network elements (VN) are a first and second resistive resistor (R4, R4 ').
7. Wellenleiter-System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstandswert des ersten und zweiten ohmschen Widerstands (R4, R4 ' ) im Bereich von 1 kOhm bis 10 kOhm, bevorzugt im Bereich von 4,5 kOhm bis 5,5 kOhm, besonders bevorzugt bei ca. 5,0 kOhm, liegt.7. waveguide system according to claim 5, characterized in that the resistance value of the first and second ohmic resistance (R4, R4 ') in the range of 1 kOhm to 10 kOhm, preferably in the range of 4.5 kOhm to 5.5 kOhm, more preferably at about 5.0 kohms.
8. Wellenleiter-System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die vorderen Netzwerkelemente (VN) erste Längselemente (Rl, Cl, R3) , welche einen ersten8. waveguide system according to one of claims 1 to 7, characterized in that the front network elements (VN) first longitudinal elements (Rl, Cl, R3), which a first
Eingangsanschluss (In+) mit dem ersten Signalleiter (Sl) verbinden, und zweite Längselemente (Rl', Cl', R3 ' ) , welche einen zweiten Eingangsanschluss (In-) mit dem zweiten Signalleiter (S2) verbinden, aufweisen.Input terminal (In +) to the first signal conductor (Sl) connect, and second longitudinal elements (Rl ', Cl', R3 '), which connect a second input terminal (In) with the second signal conductor (S2) have.
9. Wellenleiter-System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Längselemente aus eine Serienschaltung aus einem dritten ohmschen Widerstand (Rl) mit einer Parallelschaltung aus einem vierten ohmschen Widerstand (R3) und einem ersten Kondensator (Cl) bestehen.9. waveguide system according to claim 8, characterized in that the first longitudinal elements consist of a series circuit of a third ohmic resistance (Rl) with a parallel circuit of a fourth ohmic resistor (R3) and a first capacitor (Cl).
10. Wellenleiter-System nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Längselemente aus eine Serienschaltung aus einem fünften ohmschen Widerstand (Rl') mit einer Parallelschaltung aus einem sechsten ohmschen Widerstand (R3') und einem zweiten Kondensator (Cl') bestehen. 10. waveguide system according to claim 8 or 9, characterized in that the second longitudinal elements of a series circuit of a fifth resistor (Rl ') with a parallel circuit of a sixth ohmic resistor (R3') and a second capacitor (Cl ') consist.
11. Wellenleiter-System nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstandswert des dritten bzw. fünften ohmschen Widerstands (Rl, Rl') im Bereich von 50 Ohm bis 300 Ohm, bevorzugt im Bereich von 70 Ohm bis 150 Ohm, besonders bevorzugt bei ca. 100 Ohm, liegt.11. waveguide system according to claim 9 or 10, characterized in that the resistance of the third or fifth ohmic resistance (Rl, Rl ') in the range of 50 ohms to 300 ohms, preferably in the range of 70 ohms to 150 ohms, especially preferably at about 100 ohms, lies.
12. Wellenleiter-System nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstandswert des vierten bzw. sechsten ohmschen Widerstands (R3, R3') im Bereich von 10 kOhm bis 100 kOhm, bevorzugt im Bereich von 30 kOhm bis 60 kOhm, besonders bevorzugt bei ca. 45 kOhm, liegt.12. Waveguide system according to one of claims 9 to 11, characterized in that the resistance value of the fourth or sixth ohmic resistor (R3, R3 ') in the range of 10 kohms to 100 kohms, preferably in the range of 30 kohms to 60 kohms , more preferably at about 45 kOhm, is located.
13. Wellenleiter-System nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kapazitätswert des ersten bzw. zweiten Kondensators (Cl, Cl') im Bereich von 0,1 pF bis 5 pF, bevorzugt im Bereich von 0,5 pF bis 1 pF, besonders bevorzugt bei ca. 0,64 pF, liegt.13. waveguide system according to one of claims 9 to 12, characterized in that the capacitance value of the first and second capacitor (Cl, Cl ') in the range of 0.1 pF to 5 pF, preferably in the range of 0.5 pF to 1 pF, more preferably about 0.64 pF.
14. Wellenleiter-System nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kondensator (Cl) und der vierte Widerstand (R3) mit dem ersten Signalleiter (Sl) des differenziellen Wellenleiters (WL) und mit dem ersten Widerstand (R4) bzw. der zweite Kondensator (Cl') und der sechste Widerstand (R3') mit dem zweiten Signalleiter (S2) des differenziellen Wellenleiters (WL) und mit dem zweiten Widerstand (R4') verbunden sind.14. Waveguide system according to one of claims 9 to 13, characterized in that the first capacitor (Cl) and the fourth resistor (R3) with the first signal conductor (Sl) of the differential waveguide (WL) and with the first resistor (R4 ) or the second capacitor (Cl ') and the sixth resistor (R3') are connected to the second signal conductor (S2) of the differential waveguide (WL) and to the second resistor (R4 ').
15. Wellenleiter-System nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die hinteren Netzwerkelemente (HN) über eine Serienschaltung aus einem dritten Kondensator (C2) und einen siebten ohmschen Widerstand (R2) die erste Signalleitung (Sl) des Wellenleiters (WL) mit einem gemeinsamen Knoten (K) und über eine Serienschaltung aus einem vierten Kondensator (C2') und einen achten ohmschen Widerstand (R2') die zweite Signalleitung (S2) des Wellenleiters (WL) mit dem gemeinsamen Knoten (K) verbinden.15. waveguide system according to one of claims 1 to 14, characterized in that the rear network elements (HN) via a series circuit of a third capacitor (C2) and a seventh ohmic resistance (R2) the first signal line (Sl) of the waveguide ( WL) with a common node (K) and via a series circuit of a fourth capacitor (C2 ') and an eighth ohmic Resistor (R2 ') connect the second signal line (S2) of the waveguide (WL) to the common node (K).
16. Wellenleiter-System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die hinteren Netzwerkelemente (HN) den gemeinsamen Knoten (K) über einen neunten ohmschen Widerstand (R5) mit der Schaltungsmasse (M) verbinden.16 waveguide system according to claim 15, characterized in that the rear network elements (HN) connect the common node (K) via a ninth resistor (R5) with the circuit ground (M).
17. Wellenleiter-System nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Kapazitätswert des dritten bzw. vierten Kondensators (C2,C2') im Bereich von 0 , 5 pF bis 15 pF, bevorzugt im Bereich von 1 pF bis 5 pF, besonders bevorzugt bei ca. 1,5 pF, liegt.17 waveguide system according to claim 15 or 16, characterized in that the capacitance value of the third and fourth capacitor (C2, C2 ') in the range of 0, 5 pF to 15 pF, preferably in the range of 1 pF to 5 pF, more preferably at about 1.5 pF.
18. Wellenleiter-System nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstandswert des siebten bzw. achten ohmschen Widerstands (R2, R2') im Bereich von 10 Ohm bis 250 Ohm, bevorzugt im Bereich von 75 Ohm bis 150 Ohm, besonders bevorzugt bei ca. 125 Ohm, liegt.18. waveguide system according to one of claims 15 to 17, characterized in that the resistance value of the seventh or eighth ohmic resistance (R2, R2 ') in the range of 10 ohms to 250 ohms, preferably in the range of 75 ohms to 150 ohms , more preferably at about 125 ohms.
19. Wellenleiter-System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstandswert des neunten ohmschen Widerstands (R5) im Bereich von 0 Ohm bis 250 Ohm, bevorzugt im Bereich von 0 Ohm bis 50 Ohm, besonders bevorzugt bei ca. 20,5 Ohm, liegt.19. waveguide system according to claim 16, characterized in that the resistance value of the ninth ohmic resistance (R5) in the range of 0 ohms to 250 ohms, preferably in the range of 0 ohms to 50 ohms, more preferably at about 20.5 ohms , lies.
20. Wellenleiter-System nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Kondensator (C2) mit dem ersten Signalleiter (Sl) des differenziellen Wellenleiters (WL) und mit einem ersten Ausgangsanschluss (Out+) bzw. der vierte Kondensator (C2') mit dem zweiten Signalleiter (S2) des differenziellen Wellenleiters (W) und mit einem zweiten Ausgangsanschluss (Out-) verbunden sind.20. waveguide system according to one of claims 15 to 19, characterized in that the third capacitor (C2) with the first signal conductor (Sl) of the differential waveguide (WL) and with a first output terminal (Out +) and the fourth capacitor ( C2 ') with the second signal conductor (S2) of the differential waveguide (W) and to a second output terminal (Out) are connected.
21. Wellenleiter-System nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der differentielle Wellenleiter (WL) als Doppelkoaxialleitung ausgebildet ist.21. Waveguide system according to one of claims 1 to 20, characterized in that the differential waveguide (WL) is designed as a double coaxial line.
22. Wellenleiter-System nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der differentielle Wellenleiter (WL) als flexibler oder starrer Leitungsstreifen ausgebildet ist.22. Waveguide system according to one of claims 1 to 20, characterized in that the differential waveguide (WL) is designed as a flexible or rigid line strip.
23. Wellenleiter-System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitungsstreifen in Koplanartechnik (coplanar) , in geerdeter Koplanartechnik (grounded coplanar) , Microstripline-Technik und/oder Triplate-Technik ausgebildet ist.23. waveguide system according to claim 22, characterized in that the line strip in Koplanartechnik (coplanar), in grounded Koplanartechnik (grounded coplanar), microstripline technique and / or triplate technique is formed.
24. Wellenleiter-System nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Wellenleiter-System einen differenziellen Tastkopf mit einem Messgerät, insbesondere einem Spektrumanalysator, einem Netzwerkanalysator oder einem Oszilloskop, verbindet. 24. Waveguide system according to one of claims 1 to 23, characterized in that the waveguide system connects a differential probe with a measuring device, in particular a spectrum analyzer, a network analyzer or an oscilloscope.
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