EP2160793A1 - Directional coupler with inductively compensated directionality - Google Patents

Directional coupler with inductively compensated directionality

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EP2160793A1
EP2160793A1 EP08759243A EP08759243A EP2160793A1 EP 2160793 A1 EP2160793 A1 EP 2160793A1 EP 08759243 A EP08759243 A EP 08759243A EP 08759243 A EP08759243 A EP 08759243A EP 2160793 A1 EP2160793 A1 EP 2160793A1
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EP
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directional coupler
terminal
coupled line
coupled
coupler according
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EP08759243A
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German (de)
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EP2160793B1 (en
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Christoph Fluhrer
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Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Original Assignee
Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/12—Coupling devices having more than two ports
    • H01P5/16—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port
    • H01P5/18—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers
    • H01P5/184—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers the guides being strip lines or microstrips

Definitions

  • the invention relates to a directional coupler for directional transmission of high-frequency signals.
  • the invention is based on the object to provide a directional coupler, which has a high directivity in a desired frequency range with little effort of the circuit structure.
  • the object is achieved by a directional coupler with the features of independent claim 1.
  • Advantageous developments are the subject of the dependent claims.
  • the directional coupler according to the invention has at least two coupled lines, at least three terminals and at least one inductor.
  • a high frequency signal is transmitted from the first coupled line to the second coupled line.
  • the second coupled line has a forward path and a reverse path connected to a common port.
  • a first inductance is connected in series with the reverse path.
  • the first coupled line advantageously has at least two connections.
  • the second coupled line advantageously has at least one connection. This structure allows the imprinting of signals in the circuit and the picking up of signals to the circuit.
  • the desired coupling takes place from a first connection of the first line to a connection of the second line.
  • Such a coupling is advantageously carried out at maximum low attenuation.
  • a coupling from a second terminal of the first line to the terminal of the second line is undesirable.
  • Such a coupling is advantageously carried out at high attenuation.
  • a high directivity is achievable.
  • the second coupled line is connected to an absorber or wave sump.
  • the circuit is preferably constructed in stripline technology.
  • the circuit is advantageously constructed on the front side of a substrate.
  • the back of the substrate is advantageously metallized.
  • the wave sump is advantageously formed by an ohmic connection to the metallized rear side of the substrate, which advantageously has reference potential or ground potential. The connection to a wave sump ensures a reflection-free finish.
  • the length of the forward path and / or the length of the backward path and / or the size of the first inductance advantageously determine the transmission characteristics and the directivity of the circuit in a frequency-dependent manner. By determining the three parameters, the tuning of the desired frequency response of the directivity is possible.
  • the third terminal of the circuit with a second inductance in series, and advantageously connected in parallel with a capacitor.
  • the second inductance and the capacitance form an LC element.
  • the frequency response of the directivity and the transmission properties on the size of the second inductor and the size of the capacitance can be accurately determined. This allows even greater flexibility of tunability of the frequency response of the directivity.
  • two second coupled lines and second first inductances are used. This is advantageously a point-symmetrical structure of the
  • FIG. 1 shows a first exemplary basic circuit diagram of a first exemplary embodiment of the directional coupler according to the invention
  • FIG. 2 shows an exemplary representation of the arrangement of the components of the first exemplary embodiment of the directional coupler according to the invention
  • Fig. 3 shows a second embodiment of the directional coupler according to the invention.
  • Fig. 4 is an exemplary illustration of the arrangement of the components of the second embodiment of the directional coupler according to the invention.
  • FIG. 1 shows a first exemplary circuit diagram of a directional coupler according to the invention.
  • a first conduit 19 is coupled to a second conduit 18.
  • the first line has the two terminals 10 and 14.
  • the second line is connected to a terminal 12 via a forward path 17 and a reverse path 15.
  • the reverse path 15 connected in series or integrated in the reverse path 15 is an inductance 16.
  • a coupling 11 of the signals from the terminal 10 to the terminal 12 is desired, while a coupling 13 from the terminal 14 to the terminal 12 is undesirable.
  • a superimposition of the signal components is achieved there.
  • By an optimized length of the forward path 17 and the return path 15 and an optimized size of the inductance 16 a desired frequency response of the directivity is generated by constructive and destructive interference at the terminal 12.
  • FIG. 2 shows a first exemplary representation of the arrangement of the components of the first exemplary embodiment of the directional coupler according to the invention shown in FIG.
  • the circuit is constructed on a metallized back substrate 31 in stripline technology.
  • the structure forms a directional coupler, which contains connections for both coupling directions.
  • a first stripline 32 is terminated with two coaxial terminals 30 and 40.
  • Second strip lines 33 and 36 are coupled to the first stripline 32.
  • the second strip lines 33 and 36 are connected via a respective forward path 34 and 35 and a respective backward path 39 and 44, each having a coaxial connection 37 and 42.
  • Inductors 38 and 43 are connected in series with the reverse paths 39 and 44, and the inductors 38, 42 are integrated in the reverse paths 39, 44.
  • the desired coupling directions lead from terminal 30 to terminal 37 and from terminal 40 to terminal 42.
  • the undesirable coupling directions lead from terminal 30 to terminal 42 and from terminal 40 to terminal 37.
  • By transmitting the signals of the ports 30 and 40 via forward paths 34 and 35 and reverse paths 39 and 44 to the common ports 37 and 42 is achieved by a superposition of the signal components.
  • By an optimized length of the forward paths 34 and 35 and the return paths 39 and 44 and an optimized sizes of the inductances 38 and 43 is at the terminals 37 and 42 a desired
  • the second strip lines 33 and 36, the associated forward paths 34 and 35, reverse paths 39 and 44, inductors 38, 43 and coaxial terminals 37 and 42 are arranged point symmetrical to a point on the first stripline 32. This results in a directional coupler with four terminals 30, 37, 40 and 42 and two provided coupling directions.
  • Fig. 3 shows a second exemplary principle circuit diagram of a second embodiment of the coupler according to the invention.
  • a first line 62 is connected to a second one
  • the first line has the two terminals 50 and 56.
  • the second line is connected to a terminal 53 via a forward path 60 and a reverse path 57.
  • the reverse path is connected in series or integrated into this one
  • Inductance 59 Connected in series to terminal 53 is a second inductance 54.
  • Capacitance 52 is connected in parallel with forward path 60 by connecting forward path 60 via capacitance 52 to capacitance 52 Reference potential or the circuit ground is connected.
  • the inductance 54 and the capacitance 52 form an LC element.
  • a wave absorber 58 is connected in parallel with the reverse path 57 by connecting the reverse path 57 to the reference potential or the circuit ground via an ohmic resistor 58.
  • a coupling 51 of the signals from the terminal 50 to the terminal 53 is desired, while a coupling 55 from the terminal 56 to the terminal 53 is undesirable.
  • a superimposition of the signal components is achieved there.
  • An optimized length of the forward path 60 and the return path 57 and an optimized size of the inductor 59 a desired frequency response of the directivity is generated by constructive and destructive interference at the terminal 53.
  • the additional LC element is used to precisely set the desired frequency response of the directivity.
  • FIG. 4 shows a second exemplary representation of the arrangement of the components of a circuit according to the invention corresponding to the exemplary embodiment according to FIG. 3.
  • the circuit is constructed on a metallized back substrate 81 in stripline technology.
  • the structure forms a directional coupler, which contains connections for both coupling directions.
  • a first stripline 82 is terminated with two coaxial terminals 80 and 93.
  • Second strip lines 83 and 86 are coupled to the first stripline 82.
  • the second strip lines 83 and 86 are connected via a respective forward path 84 and 85 and a respective backward path 92 and 100, each having a coaxial connection 88 and 96.
  • the reverse paths 92 and 100 are first Inductors 90 and 98 connected in series.
  • the terminals 88 and 96 are second inductances 89 and 97 connected in series.
  • the forward paths 84 and 85, in addition, capacitances 87 and 95 are connected in parallel.
  • the capacitances 87 and 95 are connected to the metallized back side of the substrate 81.
  • the second inductances and the capacitances form LC elements.
  • the return paths 92 and 100 are further connected in parallel with shaft bottoms 91 and 99.
  • the wells are realized by ohmic connections to the metallized backside of the substrate 81.
  • the desired coupling directions lead from terminal 80 to terminal 88 and from terminal 93 to terminal 96.
  • the undesired coupling directions lead from terminal 80 to terminal 96 and from terminal 93 to terminal 88. Due to the spatial proximity of the first stripline 82 and the second stripline 83 and 86, the strip lines are electromagnetically coupled.
  • Reverse paths 92 and 100 and an optimized magnitudes of the inductors 90 and 98 is generated at the terminals 88 and 96 a desired frequency response of the directivity in a wide frequency band by constructive and destructive interference.
  • the additional LC elements are used to precisely set the desired frequency response of the directivity.
  • the second strip lines 83 and 86, the associated forward paths 84 and 85, reverse paths 92 and 100, inductors 89, 90 and 97, 98, capacitances 87 and 95, well bottoms 91 and 99, and coaxial ports 88 and 96 are point symmetric to a point on the first Strip line 82 is arranged. This results in a directional coupler with four terminals 80, 88, 93 and 96 and two provided coupling directions.

Abstract

A directional coupler provides at least two coupled lines, at least three ports and at least one inductor. A high-frequency signal is transmitted from the first coupled line to the second coupled line. The circuit is constructed in stripline technology. In this context, the second coupled line provides a forward path and a return path, which are connected to a port. An inductor is connected in series to the return path.

Description

Richtkoppler mit induktiv kompensierter Richtschärfe Directional coupler with inductively compensated directivity
Die Erfindung betrifft einen Richtkoppler zur gerichteten Übertragung von Hochfrequenz-Signalen.The invention relates to a directional coupler for directional transmission of high-frequency signals.
Zum Stand der Technik sei hier z.B. auf die US 5,424,694 verwiesen. In dieser wird ein Richtkoppler beschrieben, welcher in Streifenleitungstechnik auf einer Substratebene aufgebaut ist. Durch ohmsche Widerstände und Induktivitäten wird das Frequenzverhalten des Richtkopplers beeinflusst. Eine Überlagerung von Signalen zur Ausnutzung von Interferenz findet jedoch nicht statt.The prior art is here e.g. to the US 5,424,694 referenced. In this a directional coupler is described, which is constructed in stripline technology on a substrate level. Ohmic resistances and inductances influence the frequency response of the directional coupler. However, a superposition of signals to exploit interference does not take place.
Herkömmlich werden in Richtkopplern gekoppelte Leitungen eingesetzt. Mit einem einlagigen Aufbau auf einer Leiterplatte lassen sich jedoch lediglich geringe Richtschärfen erzielen. Eine Richtschärfe von über 3OdB lässt sich bei herkömmlichem Aufbau erst mit einem mindestens dreilagigen oder mechanisch sehr komplexen Aufbau oder durch eine explizierte Optimierung der Richtschärfe jedes einzelnen Richtkopplers während der Herstellung erreichen.Conventionally coupled lines are used in directional couplers. With a single-layer construction on a printed circuit board, however, only small sharpening can be achieved. A directivity of more than 3OdB can be achieved with a conventional structure only with a three-layered or mechanically very complex structure or by an explicit optimization of the directivity of each directional coupler during manufacture.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Richtkoppler zu schaffen, die bei geringem Aufwand des Schaltungsaufbaus eine hohe Richtschärfe in einem gewünschten Frequenzbereich aufweist.The invention is based on the object to provide a directional coupler, which has a high directivity in a desired frequency range with little effort of the circuit structure.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Richtkoppler mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der hierauf rückbezogenen Unteransprüche. Der erfindungsgemäße Richtkoppler verfügt über zumindest zwei gekoppelte Leitungen, zumindest drei Anschlüsse und zumindest eine Induktivität. Ein Hochfrequenz-Signal wird von der ersten gekoppelten Leitung auf die zweite gekoppelte Leitung übertragen. Die zweite gekoppelte Leitung verfügt dabei über einen Vorwärtspfad und über einen Rückwärtspfad, die mit einem gemeinsamen Anschluss verbunden sind. Eine erste Induktivität ist in Reihe mit dem Rückwärtspfad geschaltet. Dieser Aufbau der Schaltung ermöglicht die erforderlich hohe Richtschärfe im gewünschten Frequenzbereich.The object is achieved by a directional coupler with the features of independent claim 1. Advantageous developments are the subject of the dependent claims. The directional coupler according to the invention has at least two coupled lines, at least three terminals and at least one inductor. A high frequency signal is transmitted from the first coupled line to the second coupled line. The second coupled line has a forward path and a reverse path connected to a common port. A first inductance is connected in series with the reverse path. This structure of the circuit allows the required high directivity in the desired frequency range.
Die erste gekoppelte Leitung verfügt vorteilhafterweise über mindestens zwei Anschlüsse. Die zweite gekoppelte Leitung verfügt vorteilhafterweise über mindestens einen Anschluss. Dieser Aufbau ermöglicht die Einprägung von Signalen in die Schaltung und das Abgreifen von Signalen an der Schaltung.The first coupled line advantageously has at least two connections. The second coupled line advantageously has at least one connection. This structure allows the imprinting of signals in the circuit and the picking up of signals to the circuit.
Die gewünschte Kopplung erfolgt von einem ersten Anschluss der ersten Leitung zu einem Anschluss der zweiten Leitung. Eine solche Kopplung erfolgt vorteilhafterweise bei höchstens geringer Dämpfung. Eine Kopplung von einem zweiten Anschluss der ersten Leitung zu dem Anschluss der zweiten Leitung ist unerwünscht. Eine solche Kopplung erfolgt vorteilhafterweise bei starker Dämpfung. Somit ist eine hohe Richtschärfe erreichbar.The desired coupling takes place from a first connection of the first line to a connection of the second line. Such a coupling is advantageously carried out at maximum low attenuation. A coupling from a second terminal of the first line to the terminal of the second line is undesirable. Such a coupling is advantageously carried out at high attenuation. Thus, a high directivity is achievable.
Vorteilhafterweise ist die zweite gekoppelte Leitung mit einem Absorber bzw. Wellensumpf verbunden. Die Schaltung ist bevorzugt in Streifenleitungstechnik aufgebaut. Die Schaltung ist vorteilhafterweise auf der Vorderseite eines Substrats aufgebaut. Die Rückseite des Substrats ist vorteilhafterweise metallisiert. Der Wellensumpf ist vorteilhafterweise durch eine ohmsche Verbindung zu der metallisierten Rückseite des Substrats, welches vorteilhafterweise Bezugspotential bzw. Massepotential aufweist, ausgebildet. Die Verbindung zu einem Wellensumpf sorgt für einen reflexionsfreien Abschluss.Advantageously, the second coupled line is connected to an absorber or wave sump. The circuit is preferably constructed in stripline technology. The circuit is advantageously constructed on the front side of a substrate. The back of the substrate is advantageously metallized. The wave sump is advantageously formed by an ohmic connection to the metallized rear side of the substrate, which advantageously has reference potential or ground potential. The connection to a wave sump ensures a reflection-free finish.
Die Länge des Vorwärtspfades und/oder die Länge des Rückwärtspfades und/oder die Größe der ersten Induktivität bestimmen vorteilhafterweise frequenzabhängig die Übertragungseigenschaften und die Richtschärfe der Schaltung. Durch die Bestimmung der drei Parameter ist die Abstimmung des gewünschten Frequenzverlaufs der Richtschärfe möglich.The length of the forward path and / or the length of the backward path and / or the size of the first inductance advantageously determine the transmission characteristics and the directivity of the circuit in a frequency-dependent manner. By determining the three parameters, the tuning of the desired frequency response of the directivity is possible.
Vorteilhafterweise ist der dritte Anschluss der Schaltung mit einer zweiten Induktivität in Reihe und vorteilhafterweise mit einer Kapazität parallel geschaltet. Vorteilhafterweise bilden die zweite Induktivität und die Kapazität ein LC-Glied.Advantageously, the third terminal of the circuit with a second inductance in series, and advantageously connected in parallel with a capacitor. Advantageously, the second inductance and the capacitance form an LC element.
Vorteilhafterweise ist der Frequenzverlauf der Richtschärfe und der Übertragungseigenschaften über die Größe der zweiten Induktivität und die Größe der Kapazität genau bestimmbar. Dies ermöglicht eine noch größere Flexibilität der Abstimmbarkeit des Frequenzverlaufs der Richtschärfe .Advantageously, the frequency response of the directivity and the transmission properties on the size of the second inductor and the size of the capacitance can be accurately determined. This allows even greater flexibility of tunability of the frequency response of the directivity.
Vorzugsweise werden zwei zweite gekoppelte Leitungen und zweite erste Induktivitäten eingesetzt. Damit wird vorteilhafterweise ein punktsymmetrischer Aufbau desPreferably, two second coupled lines and second first inductances are used. This is advantageously a point-symmetrical structure of the
Richtkopplers erreicht, wobei der Symmetriepunkt auf der ersten Leitung liegt. Durch den symmetrischen Aufbau sind beide Koppelrichtungen in dem Richtkoppler realisiert. Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung, in der ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, beispielhaft beschrieben. In der Zeichnung zeigen:Directional coupler achieved, the point of symmetry is located on the first line. Due to the symmetrical structure both coupling directions are realized in the directional coupler. The invention will be described by way of example with reference to the drawing, in which an advantageous embodiment of the invention is shown. In the drawing show:
Fig. 1 ein erstes beispielhaftes Prinzip-Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Riehtkopplers ;1 shows a first exemplary basic circuit diagram of a first exemplary embodiment of the directional coupler according to the invention;
Fig. 2 eine beispielhafte Darstellung der Anordnung der Bauelemente des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Riehtkopplers ;2 shows an exemplary representation of the arrangement of the components of the first exemplary embodiment of the directional coupler according to the invention;
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Richtkopplers, undFig. 3 shows a second embodiment of the directional coupler according to the invention, and
Fig. 4 eine beispielhafte Darstellung der Anordnung der Bauelemente des zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Richtkopplers.Fig. 4 is an exemplary illustration of the arrangement of the components of the second embodiment of the directional coupler according to the invention.
Anhand der Fig. 1 - 4 wird der schaltungstechnische Aufbau und die Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Richtkopplers erläutert. Identische Elemente wurden in ähnlichen Abbildungen zum Teil nicht wiederholt dargestellt und beschrieben.The circuitry design and the mode of operation of a directional coupler according to the invention will be explained with reference to FIGS. Identical elements have not been repeatedly shown and described in similar figures.
Fig. 1 zeigt ein erstes beispielhaftes Schaltbild eines erfindungsgemäßen Richtkopplers. Eine erste Leitung 19 ist mit einer zweiten Leitung 18 gekoppelt. Die erste Leitung verfügt über die beiden Anschlüsse 10 und 14. Die zweite Leitung ist über einen Vorwärtspfad 17 und einen Rückwärtspfad 15 mit einem Anschluss 12 verbunden. Dem Rückwärtspfad 15 in Serie geschaltet bzw. in den Rückwärtspfad 15 integriert ist dabei eine Induktivität 16. Eine Kopplung 11 der Signale von dem Anschluss 10 auf den Anschluss 12 ist gewünscht, während eine Kopplung 13 von dem Anschluss 14 auf den Anschluss 12 unerwünscht ist. Durch Übertragung der Signale der Anschlüsse 10 und 14 über den Vorwärtspfad 17 und den Rückwärtspfad 15 an den gemeinsamen Anschluss 12 wird dort eine Überlagerung der Signal-Anteile erreicht. Durch eine optimierte Länge des Vorwärtspfades 17 und des Rückwärtspfades 15 und eine optimierte Größe der Induktivität 16 wird am Anschluss 12 ein gewünschter Frequenzverlauf der Richtschärfe durch konstruktive und destruktive Überlagerung erzeugt.1 shows a first exemplary circuit diagram of a directional coupler according to the invention. A first conduit 19 is coupled to a second conduit 18. The first line has the two terminals 10 and 14. The second line is connected to a terminal 12 via a forward path 17 and a reverse path 15. The reverse path 15 connected in series or integrated in the reverse path 15 is an inductance 16. A coupling 11 of the signals from the terminal 10 to the terminal 12 is desired, while a coupling 13 from the terminal 14 to the terminal 12 is undesirable. By transmitting the signals of the terminals 10 and 14 via the forward path 17 and the reverse path 15 to the common terminal 12, a superimposition of the signal components is achieved there. By an optimized length of the forward path 17 and the return path 15 and an optimized size of the inductance 16, a desired frequency response of the directivity is generated by constructive and destructive interference at the terminal 12.
In Fig. 2 ist eine erste beispielhafte Darstellung der Anordnung der Bauelemente des in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Richtkopplers dargestellt. Die Schaltung ist auf einem Substrat 31 mit metallisierter Rückseite in Streifenleitungstechnik aufgebaut. Der Aufbau bildet einen Richtkoppler, welcher Anschlüsse für beide Koppelrichtungen enthält. Eine erste Streifenleitung 32 ist mit zwei Koaxialanschlüssen 30 und 40 abgeschlossen. Zweite Streifenleitungen 33 und 36 sind an die erste Streifenleitung 32 gekoppelt. Die zweiten Streifenleitungen 33 und 36 sind über jeweils einen Vorwärtspfad 34 und 35 und jeweils einen Rückwärtspfad 39 und 44 mit jeweils einem Koaxialanschluss 37 und 42 verbunden.FIG. 2 shows a first exemplary representation of the arrangement of the components of the first exemplary embodiment of the directional coupler according to the invention shown in FIG. The circuit is constructed on a metallized back substrate 31 in stripline technology. The structure forms a directional coupler, which contains connections for both coupling directions. A first stripline 32 is terminated with two coaxial terminals 30 and 40. Second strip lines 33 and 36 are coupled to the first stripline 32. The second strip lines 33 and 36 are connected via a respective forward path 34 and 35 and a respective backward path 39 and 44, each having a coaxial connection 37 and 42.
Den Rückwärtspfaden 39 und 44 sind Induktivitäten 38 und 43 in Serie geschaltet bzw. die Induktivitäten 38, 42 sind in die Rückwärtspfade 39, 44 integriert. Die erwünschten Koppelrichtungen führen von Anschluss 30 zu Anschluss 37 und von Anschluss 40 zu Anschluss 42. Die unerwünschten Koppelrichtungen führen von Anschluss 30 zu Anschluss 42 und von Anschluss 40 zu Anschluss 37. Durch die räumliche Nähe der ersten Steifenleitung 32 zu den zweiten Streifenleitungen 33 und 36 sind die Streifenleitungen elektromagnetisch gekoppelt. Durch Übertragung der Signale der Anschlüsse 30 und 40 über Vorwärtspfade 34 und 35 und Rückwärtspfade 39 und 44 an die gemeinsamen Anschlüsse 37 und 42 wird durch eine Überlagerung der Signal-Anteile erreicht. Durch eine optimierte Länge der Vorwärtspfade 34 und 35 und der Rückwärtspfade 39 und 44 und eine optimierte Größen der Induktivitäten 38 und 43 wird an den Anschlüssen 37 und 42 ein gewünschterInductors 38 and 43 are connected in series with the reverse paths 39 and 44, and the inductors 38, 42 are integrated in the reverse paths 39, 44. The desired coupling directions lead from terminal 30 to terminal 37 and from terminal 40 to terminal 42. The undesirable coupling directions lead from terminal 30 to terminal 42 and from terminal 40 to terminal 37. Due to the spatial Near the first strip line 32 to the second strip lines 33 and 36, the strip lines are electromagnetically coupled. By transmitting the signals of the ports 30 and 40 via forward paths 34 and 35 and reverse paths 39 and 44 to the common ports 37 and 42 is achieved by a superposition of the signal components. By an optimized length of the forward paths 34 and 35 and the return paths 39 and 44 and an optimized sizes of the inductances 38 and 43 is at the terminals 37 and 42 a desired
Frequenzverlauf der Richtschärfe durch konstruktive und destruktive Überlagerung in einem breiten Frequenzband erzeugt .Frequency distribution of the directivity generated by constructive and destructive interference in a broad frequency band.
Die zweiten Streifenleitungen 33 und 36, die zugehörigen Vorwärtspfade 34 und 35, Rückwärtspfade 39 und 44, Induktivitäten 38, 43 und Koaxialanschlüsse 37 und 42 sind punktsymmetrisch zu einem Punkt auf der ersten Streifenleitung 32 angeordnet. Damit ergibt sich ein Richtkoppler mit vier Anschlüssen 30, 37, 40 und 42 und zwei vorgesehen Koppelrichtungen.The second strip lines 33 and 36, the associated forward paths 34 and 35, reverse paths 39 and 44, inductors 38, 43 and coaxial terminals 37 and 42 are arranged point symmetrical to a point on the first stripline 32. This results in a directional coupler with four terminals 30, 37, 40 and 42 and two provided coupling directions.
Fig. 3 zeigt ein zweites beispielhaftes Prinzip-Schaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Kopplers. Eine erste Leitung 62 ist mit einer zweitenFig. 3 shows a second exemplary principle circuit diagram of a second embodiment of the coupler according to the invention. A first line 62 is connected to a second one
Leitung 61 gekoppelt. Die erste Leitung verfügt über die beiden Anschlüsse 50 und 56. Die zweite Leitung ist über einen Vorwärtspfad 60 und einen Rückwärtspfad 57 mit einem Anschluss 53 verbunden. Dem Rückwärtspfad in Serie geschaltet bzw. in diesen integriert ist dabei eineLine 61 coupled. The first line has the two terminals 50 and 56. The second line is connected to a terminal 53 via a forward path 60 and a reverse path 57. The reverse path is connected in series or integrated into this one
Induktivität 59. Dem Anschluss 53 in Serie geschaltet bzw. in diesen integriert ist eine zweite Induktivität 54. Eine Kapazität 52 ist dem Vorwärtspfad 60 parallel geschaltet, indem der Vorwärtspfad 60 über die Kapazität 52 mit dem Bezugspotential bzw. der Schaltungsmasse verbunden ist. Die Induktivität 54 und die Kapazität 52 bilden ein LC- Glied. Ein Wellensumpf bzw. Absorber 58 ist dem Rückwärtspfad 57 parallel geschaltet, indem der Rückwärtspfad 57 über einen ohmschen Widerstand 58 mit dem Bezugspotential bzw. der Schaltungsmasse verbunden ist. Eine Kopplung 51 der Signale von dem Anschluss 50 auf den Anschluss 53 ist gewünscht, während eine Kopplung 55 von dem Anschluss 56 auf den Anschluss 53 unerwünscht ist. Durch Übertragung der Signale der Anschlüsse 50 und 56 über den Vorwärtspfad 60 und den Rückwärtspfad 57 an den gemeinsamen Anschluss 53 wird dort eine Überlagerung der Signal-Anteile erreicht. Durch eine optimierte Länge des Vorwärtspfades 60 und des Rückwärtspfades 57 und eine optimierte Größe der Induktivität 59 wird am Anschluss 53 ein gewünschter Frequenzverlauf der Richtschärfe durch konstruktive und destruktive Überlagerung erzeugt. Das zusätzliche LC-Glied dient der genauen Einstellung des gewünschten Frequenzverlaufs der Richtschärfe.Inductance 59. Connected in series to terminal 53 is a second inductance 54. Capacitance 52 is connected in parallel with forward path 60 by connecting forward path 60 via capacitance 52 to capacitance 52 Reference potential or the circuit ground is connected. The inductance 54 and the capacitance 52 form an LC element. A wave absorber 58 is connected in parallel with the reverse path 57 by connecting the reverse path 57 to the reference potential or the circuit ground via an ohmic resistor 58. A coupling 51 of the signals from the terminal 50 to the terminal 53 is desired, while a coupling 55 from the terminal 56 to the terminal 53 is undesirable. By transmitting the signals of the terminals 50 and 56 via the forward path 60 and the reverse path 57 to the common terminal 53, a superimposition of the signal components is achieved there. An optimized length of the forward path 60 and the return path 57 and an optimized size of the inductor 59, a desired frequency response of the directivity is generated by constructive and destructive interference at the terminal 53. The additional LC element is used to precisely set the desired frequency response of the directivity.
In Fig. 4 ist eine zweite beispielhafte Darstellung der Anordnung der Bauelemente einer erfindungsgemäßen Schaltung entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 dargestellt. Die Schaltung ist auf einem Substrat 81 mit metallisierter Rückseite in Streifenleitungstechnik aufgebaut. Der Aufbau bildet einen Richtkoppler, welcher Anschlüsse für beide Koppelrichtungen enthält. Eine erste Streifenleitung 82 ist mit zwei Koaxialanschlüssen 80 und 93 abgeschlossen. Zweite Streifenleitungen 83 und 86 sind an die erste Streifenleitung 82 gekoppelt. Die zweiten Streifenleitungen 83 und 86 sind über jeweils einen Vorwärtspfad 84 und 85 und jeweils einen Rückwärtspfad 92 und 100 mit jeweils einem Koaxialanschluss 88 und 96 verbunden. Den Rückwärtspfaden 92 und 100 sind erste Induktivitäten 90 und 98 in Serie geschaltet. Den Anschlüssen 88 und 96 sind zweite Induktivitäten 89 und 97 in Reihe geschaltet.FIG. 4 shows a second exemplary representation of the arrangement of the components of a circuit according to the invention corresponding to the exemplary embodiment according to FIG. 3. The circuit is constructed on a metallized back substrate 81 in stripline technology. The structure forms a directional coupler, which contains connections for both coupling directions. A first stripline 82 is terminated with two coaxial terminals 80 and 93. Second strip lines 83 and 86 are coupled to the first stripline 82. The second strip lines 83 and 86 are connected via a respective forward path 84 and 85 and a respective backward path 92 and 100, each having a coaxial connection 88 and 96. The reverse paths 92 and 100 are first Inductors 90 and 98 connected in series. The terminals 88 and 96 are second inductances 89 and 97 connected in series.
Den Vorwärtspfaden 84 und 85 sind zusätzlich Kapazitäten 87 und 95 parallel geschaltet. Die Kapazitäten 87 und 95 sind mit der metallisierten Rückseite des Substrats 81 verbunden. Die zweiten Induktivitäten und die Kapazitäten bilden LC-Glieder. Den Rückwärtspfaden 92 und 100 sind weiterhin Wellensümpfe 91 und 99 parallel geschaltet. Die Wellensümpfe sind durch ohmsche Verbindungen zu der metallisierten Rückseite des Substrats 81 realisiert.The forward paths 84 and 85, in addition, capacitances 87 and 95 are connected in parallel. The capacitances 87 and 95 are connected to the metallized back side of the substrate 81. The second inductances and the capacitances form LC elements. The return paths 92 and 100 are further connected in parallel with shaft bottoms 91 and 99. The wells are realized by ohmic connections to the metallized backside of the substrate 81.
Die erwünschten Koppelrichtungen führen von Anschluss 80 zu Anschluss 88 und von Anschluss 93 zu Anschluss 96. Die unerwünschten Koppelrichtungen führen von Anschluss 80 zu Anschluss 96 und von Anschluss 93 zu Anschluss 88. Durch die räumliche Nähe der ersten Streifenleitung 82 und den zweiten Streifenleitungen 83 und 86 sind die Streifenleitungen elektromagnetisch gekoppelt. DurchThe desired coupling directions lead from terminal 80 to terminal 88 and from terminal 93 to terminal 96. The undesired coupling directions lead from terminal 80 to terminal 96 and from terminal 93 to terminal 88. Due to the spatial proximity of the first stripline 82 and the second stripline 83 and 86, the strip lines are electromagnetically coupled. By
Übertragung der Signale der Anschlüsse 80 und 93 über die Vorwärtspfade 84 und 85 und die Rückwärtspfade 92 und 100 an die gemeinsamen Anschlüsse 88 und 96 wird dort eine Überlagerung der Signal-Anteile erreicht. Durch eine optimierte Länge der Vorwärtspfade 84 und 85 und derTransmission of the signals of the terminals 80 and 93 via the forward paths 84 and 85 and the return paths 92 and 100 to the common terminals 88 and 96 there is a superposition of the signal components achieved. By an optimized length of the forward paths 84 and 85 and the
Rückwärtspfade 92 und 100 und eine optimierte Größen der Induktivitäten 90 und 98 wird an den Anschlüssen 88 und 96 ein gewünschter Frequenzverlauf der Richtschärfe in einem breiten Frequenzband durch konstruktive und destruktive Überlagerung erzeugt. Die zusätzlichen LC-Glieder dienen der genauen Einstellung des gewünschten Frequenzverlaufs der Richtschärfe. Die zweiten Streifenleitungen 83 und 86, die zugehörigen Vorwärtspfade 84 und 85, Rückwärtspfade 92 und 100, Induktivitäten 89, 90 und 97, 98, Kapazitäten 87 und 95, Wellensümpfe 91 und 99 und Koaxialanschlüsse 88 und 96 sind punktsymmetrisch zu einem Punkt auf der ersten Streifenleitung 82 angeordnet. Damit ergibt sich ein Richtkoppler mit vier Anschlüssen 80, 88, 93 und 96 und zwei vorgesehen Koppelrichtungen.Reverse paths 92 and 100 and an optimized magnitudes of the inductors 90 and 98 is generated at the terminals 88 and 96 a desired frequency response of the directivity in a wide frequency band by constructive and destructive interference. The additional LC elements are used to precisely set the desired frequency response of the directivity. The second strip lines 83 and 86, the associated forward paths 84 and 85, reverse paths 92 and 100, inductors 89, 90 and 97, 98, capacitances 87 and 95, well bottoms 91 and 99, and coaxial ports 88 and 96 are point symmetric to a point on the first Strip line 82 is arranged. This results in a directional coupler with four terminals 80, 88, 93 and 96 and two provided coupling directions.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellteThe invention is not limited to that shown
Ausführungsbeispiel beschränkt. So können unterschiedliche weitere, den Frequenzgang der Richtschärfe beeinflussende Bauelemente eingesetzt werden. Ebenso ist ein Einsatz der Struktur in mehrlagigen Leiterplatten denkbar. Alle vorstehend beschriebenen Merkmale oder in den Figuren gezeigten Merkmale sind im Rahmen der Erfindung beliebig miteinander kombinierbar. Embodiment limited. Thus, different further, the frequency response of the directivity influencing components can be used. Likewise, use of the structure in multilayer printed circuit boards is conceivable. All features described above or features shown in the figures can be combined with each other in the invention as desired.

Claims

Ansprüche claims
1. Richtkoppler mit zumindest zwei gekoppelten Leitungen (18, 19, 32, 33, 36, 61, 62, 82, 83, 86) und zumindest drei Anschlüssen (10, 12, 14, 30, 37, 40, 42, 50, 53, 56, 80, 88, 93, 96) zur gerichteten Übertragung von Hochfrequenz-Signalen, wobei das Hochfrequenz-Signal von der ersten gekoppelten Leitung (19, 32, 62, 82) auf die zweite gekoppelte Leitung (18, 33, 36, 61, 83, 86) übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite gekoppelte Leitung (18, 33, 36, 61, 83, 86) über einen Vorwärtspfad (17, 34, 60, 84) und über einen Rückwärtspfad (15, 39, 57, 92) mit einem Anschluss (12, 37, 42, 53, 88, 96) der zweiten gekoppelten Leitung (18, 33, 36, 61, 83, 86) verbunden ist, und dass eine erste Induktivität (16, 38, 43, 59, 90, 98) in Reihe mit dem Rückwärtspfad (15, 39, 57, 92) geschaltet ist.1. Directional coupler with at least two coupled lines (18, 19, 32, 33, 36, 61, 62, 82, 83, 86) and at least three terminals (10, 12, 14, 30, 37, 40, 42, 50, 53, 56, 80, 88, 93, 96) for directional transmission of radio frequency signals, the radio frequency signal from the first coupled line (19, 32, 62, 82) to the second coupled line (18, 33, 36 , 61, 83, 86), characterized in that the second coupled line (18, 33, 36, 61, 83, 86) is connected via a forward path (17, 34, 60, 84) and via a reverse path (15, 39, 57, 92) is connected to a terminal (12, 37, 42, 53, 88, 96) of the second coupled line (18, 33, 36, 61, 83, 86), and that a first inductance (16, 38, 43, 59, 90, 98) is connected in series with the reverse path (15, 39, 57, 92).
2. Richtkoppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste gekoppelte Leitung (19, 32, 62, 82) über zumindest zwei Anschlüsse (10, 14, 30, 40, 50, 56, 80, 93) verfügt, und dass die zweite gekoppelte Leitung (18, 33, 36, 61, 83, 86) über zumindest einen Anschluss (12, 37, 42, 53, 88, 96) verfügt.2. Directional coupler according to claim 1, characterized in that the first coupled line (19, 32, 62, 82) via at least two terminals (10, 14, 30, 40, 50, 56, 80, 93) has, and that the second coupled line (18, 33, 36, 61, 83, 86) has at least one terminal (12, 37, 42, 53, 88, 96).
3. Richtkoppler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung von Signalen von einem ersten Anschluss (10, 30, 50, 80) der ersten gekoppelten Leitung (19, 32, 62, 82) zu dem Anschluss (12, 37, 42, 53, 88, 96) der zweiten gekoppelten Leitung (18, 33, 36, 61, 83, 86) nur schwach gedämpft ist, und dass die Übertragung von Signalen von einem zweiten Anschluss (14, 40, 56, 93) der ersten gekoppelten Leitung (19, 32, 62, 82) zu dem Anschluss (12, 37, 42, 53, 88, 96) der zweiten gekoppelten Leitung (18, 33, 36, 61, 83, 86) stark gedämpft ist.3. Directional coupler according to claim 2, characterized in that the transmission of signals from a first terminal (10, 30, 50, 80) of the first coupled line (19, 32, 62, 82) to the terminal (12, 37, 42 , 53, 88, 96) the second coupled line (18, 33, 36, 61, 83, 86) is only weakly attenuated, and that the transmission of signals from a second terminal (14, 40, 56, 93) of the first coupled line (19, 32, 62, 82) to the terminal (12, 37, 42, 53, 88, 96) of the second coupled line (18, 33, 36, 61, 83, 86) is strongly attenuated.
4. Richtkoppler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite gekoppelte Leitung (18, 33, 36, 61, 83, 86) mit einem Absorber bzw. Wellensumpf (58, 91, 99) verbunden ist.4. directional coupler according to one of claims 1 to 3, characterized in that the second coupled line (18, 33, 36, 61, 83, 86) with an absorber or well sump (58, 91, 99) is connected.
5. Richtkoppler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung in Streifenleitungstechnik aufgebaut ist.5. directional coupler according to one of claims 1 to 4, characterized in that the circuit is constructed in stripline technology.
6. Richtkoppler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die gekoppelten Leitungen auf der Vorderseite eines6. Directional coupler according to claim 5, characterized in that the coupled lines on the front of a
Substrats (31, 81) angeordnet sind, dass die Rückseite des Substrats (31, 81) metallisiert ist, und dass der Absorber bzw. Wellensumpf (58, 91, 99) durch eine ohmsche Verbindung zu der metallisierten Rückseite desSubstrate (31, 81) are arranged such that the back side of the substrate (31, 81) is metallized, and that the absorber or wave sump (58, 91, 99) by an ohmic connection to the metallized back of the
Substrats (31, 81) ausgebildet ist, und dass die metallisierte Rückseite des Substrats (31, 81) auf ein Bezugspotential, insbesondere Massepotential, gelegt ist.Substrate (31, 81) is formed, and that the metallized back side of the substrate (31, 81) to a reference potential, in particular ground potential, is set.
7. Richtkoppler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Vorwärtspfades (17, 34, 60, 84) und/oder die Länge des Rückwärtspfades (15, 39, 57, 92) und/oder die Größe der ersten Induktivität (16, 38, 43, 59, 90, 98) so bemessen sind, dass sich über ein breites Frequenzband eine hohe Richtschärfe des Richtkopplers ergibt .7. directional coupler according to one of claims 1 to 6, characterized in that the length of the forward path (17, 34, 60, 84) and / or the length of the backward path (15, 39, 57, 92) and / or the size of the first inductance (16, 38, 43, 59, 90, 98 ) are dimensioned such that a high directivity of the directional coupler results over a wide frequency band.
8. Richtkoppler nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet:, dass der Anschluss (12, 37, 42, 53, 88, 96) der zweiten gekoppelten Leitung (18, 33, 36, 61, 83, 86) mit einer zweiten Induktivität (54, 89, 97) in Reihe geschaltet ist, dass der Anschluss (12, 37, 42, 53, 88, 96) der zweiten gekoppelten Leitung (18, 33, 36, 61, 83, 86) mit einer Kapazität (52, 87, 95) parallel geschaltet ist, und dass die zweite Induktivität (54, 89, 97) und die Kapazität (52, 87, 95) ein LC-Glied bilden.8. directional coupler according to claim 2 or 3, characterized in that the connection (12, 37, 42, 53, 88, 96) of the second coupled line (18, 33, 36, 61, 83, 86) with a second inductance (54, 89, 97) is connected in series, that the terminal (12, 37, 42, 53, 88, 96) of the second coupled line (18, 33, 36, 61, 83, 86) having a capacitance (52 , 87, 95) is connected in parallel, and that the second inductance (54, 89, 97) and the capacitance (52, 87, 95) form an LC element.
9. Richtkoppler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der zweiten Induktivität (54, 89, 97) und die Größe der Kapazität (52, 87, 95) so bemessen sind, dass sie die Richtschärfe des Richtkopplers bestimmen.9. directional coupler according to claim 8, characterized in that the size of the second inductance (54, 89, 97) and the size of the capacitance (52, 87, 95) are dimensioned such that they determine the directivity of the directional coupler.
10. Richtkoppler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei zweite gekoppelte Leitungen (83, 86) und zweite erste Induktivitäten vorhanden sind, die punktsymmetrisch so angeordnet sind, dass sich der Symmetriepunkt auf der ersten Leitung (82) befindet. 10. Directional coupler according to one of claims 1 to 9, characterized in that two second coupled lines (83, 86) and second first inductances are present, which are arranged point-symmetrically so that the point of symmetry is located on the first line (82).
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