EP2533354A2 - Vorrichtung zur Kopplung eines HF- Signals längs eines Signalpfades - Google Patents

Vorrichtung zur Kopplung eines HF- Signals längs eines Signalpfades Download PDF

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EP2533354A2
EP2533354A2 EP12002362A EP12002362A EP2533354A2 EP 2533354 A2 EP2533354 A2 EP 2533354A2 EP 12002362 A EP12002362 A EP 12002362A EP 12002362 A EP12002362 A EP 12002362A EP 2533354 A2 EP2533354 A2 EP 2533354A2
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EP
European Patent Office
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coupling
line
coupling structure
section
housing
Prior art date
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EP12002362A
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French (fr)
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EP2533354B1 (de
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Josef Landinger
Josef Kreuzmeir
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Spinner GmbH
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Spinner GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/213—Frequency-selective devices, e.g. filters combining or separating two or more different frequencies
    • 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
    • H01P5/183—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers at least one of the guides being a coaxial line

Definitions

  • the invention relates to a device for coupling, ie input or output, of an RF signal along a signal path. Furthermore, a device for coupling at least two RF signals is described, each of which abuts different transmission channels, on a common transmission line, wherein each transmission channel is assigned a bandpass filter, via which the respective transmission channel is coupled to the transmission line.
  • Multiswitches so-called “manifold combiners” are used in the broadcasting area for the interconnection of two or more transmission channels to a common antenna line. It is important to interconnect the transmitter so that they do not disturb each other as possible. This so-called decoupling is the more difficult the less the frequency spacing of the transmission channels.
  • filter switches are usually used, in which the decoupling via each of the transmitters downstream narrow-band bandpass filter. These can also serve to suppress spurious emissions and thus as an integrated mask filter.
  • the filter outputs must be interconnected via appropriate matching networks in such a way that the best possible adaptation in the operating channels prevails. Outside the operating channels, however, there is a mismatch, so that RF signals with frequencies outside the operating channel are largely reflected and thus do not propagate or at least strongly attenuated towards the antenna.
  • Such matching networks are widely implemented by means of pipe lines, wherein the line lengths are each dimensioned such that the useful signals propagate as exclusively as possible in the antenna direction.
  • the antenna line A is here each looped through the individual filters F1 to Fn, ie there is the output side to each of the filters in each case an input and an output port B a, B from the antenna line.
  • the filters therefore have three ports or connections, ie said input and output port B a, B from the antenna line and the filter input F a on which the respective transmitting signal is fed for filtering.
  • the antenna line A is short-circuited K on one side and terminates on the output side with an antenna output AT.
  • US 2009/0045887 A1 is a directional coupler with two decoupling branches known whose electrical length is shorter than ⁇ / 4.
  • a good directivity of the arrangement is achieved in that the Auskoppelzweige are electrically connected together at one end.
  • one of the decoupling branches is terminated at the other end with a tunable impedance, whereas the other decoupling branch remains open.
  • Out DE 695 15 815 T2 is a Mehrsendeweiche with a summing network of lines, connecting devices (T-branches) and a stub device is known in which the adjustment is done by changing the electrical length of the stub by means of a supplied control signal.
  • the invention has for its object to provide a device for coupling an RF signal along a signal path, which is designed such that possibly occurring between the respective filter and the coupling point along the signal path natural resonances are at least in a frequency range outside the working Frequency range is.
  • the coupling device for the coupling of different filter types alike be able to offer more flexible connection options for various types of filters in this way.
  • a cost-effective device for coupling at least two RF signals to a common transmission line is to be specified, wherein the at least two RF signals each have a transmission channel is assigned, along each of which a bandpass filter is connected, which couples the respective transmission line to the signal path.
  • the solution of the object according to the invention is based on the idea of providing a capacitive coupling of an HF signal along a signal path, wherein the coupling capacitance is placed in the signal path.
  • a device for coupling an HF signal along a signal path, in which the signal path extends between a first and second coaxial RF connection structure, wherein the two coaxial RF connection structures each have an inner conductor electrically interconnected via a line structure and the line structure is capacitively coupled to an electrically conductive coupling structure, via which the RF signal can be coupled along the signal path.
  • the line structure connects the two coaxial RF connection structures continuously with each other.
  • a bore or opening oriented substantially transversely to the longitudinal extent of the line structure is introduced along the line structure, through which a first section of the coupling structure protrudes.
  • the first section of the coupling structure and the line structure are spaced apart by means of an insulator.
  • the RF signal can be coupled capacitively between the first section of the coupling structure and the line structure.
  • the device is also quite suitable for decoupling of RF signals from the signal path and for forwarding via the coupling structure and an adjoining filter unit.
  • the device is suitable however, for coupling RF signals via the coupling structure into the signal path between the coaxial RF connection structures.
  • the above coupling device can be used as the basic structure for the construction of a device for coupling at least two RF signals onto a common transmission line.
  • a device for coupling at least two RF signals is the subject of claim 10.
  • Each of the at least two RF signals is applied to a transmission channel along which a respective bandpass filter is connected, which couples the respective transmission line to the signal path.
  • one coupling device is provided for each transmission line, wherein the coupling structure assigned to each coupling device capacitively couples to the bandpass filter of the respective transmission channel.
  • one RF connection structure per coupling device is HF-moderately connected or coupled to one another such that the line structures extending between the RF connection structures of both coupling devices and the respective RF connection structures RF-coupled to one another form the common transmission line.
  • a coupling device for coupling an RF signal HF along a signal path SP which extends between a first and second coaxial RF connection structure 1, 2 of the coupling structure in the form of a line structure 5, the two inner conductors 3, 4 of the coaxial RF connection structures 1, 2 interconnected.
  • an electrically conductive coupling structure 12 is capacitively coupled, via which the RF signal RF in the signal path SP on or auskoppelbar from this.
  • the RF signal HF is provided in the case of a signal coupling into the signal path SP by a transmission line, not shown, which couples via a filter arrangement B to the coupling device via the coupling structure 12.
  • the RF terminal structures 1, 2 were shown only as rectangular symbols, as well as the indicated filter B, which is releasably fixedly attached via a suitable joint 19 to the housing 11 surrounding the coupling device.
  • the housing 11 is further designed such that it can be opened in several places or has open or closable openings in order to allow a simplified assembly.
  • the inner conductors 3, 4 and the line structure 5 are shown schematically, i. Dimensions and configurations, in particular in the region of the transition from the inner conductor 3, 4 to the line structure 5 can deviate greatly from the geometry shown in the figure. The person skilled in the art will consider the dimensioning according to the requirements, e.g. Wavelength, power of the RF signals, characteristic impedance, coupling capacity, withstand voltage, etc.
  • the line structure 5 is preferably integrally formed for electrically connecting the inner conductors 3, 4 of the coaxial RF connection structures 1, 2.
  • a bore or opening 13 oriented essentially transversely to the longitudinal extent of the line structure 5 is preferably located centrally of the line structure 5, through which hole a first section 6 of the coupling structure 12 projects.
  • This first section 6 of the coupling structure 12 is at least partially radially surrounded by a sleeve-like, electrical insulator 7, which supports the entire coupling structure 12 mechanically self-supporting, preferably by means of fitting, and also the section 6 of the coupling structure 12 through the Sleeve wall thickness of the insulator 7 from the conductor structure 5 spaced at a fixed distance.
  • the line structure 5 is preferably made of brass, copper, aluminum, silver or gold. Also conceivable would be a one-piece production of the line structure 5 made of copper, brass or aluminum with a surface coating of silver or gold or a similarly good electrical conductive metal.
  • the first and second coaxial RF terminal structure 1, 2 are attached to the housing 11 each at a housing opening in the housing interior, the inner conductor 3, 4 of the RF terminal structures 1, 2 interconnected line structure 5 is introduced ,
  • the rod-cylindrical shaped first section 6 of the coupling structure 12 is located within the housing 11 and fits accurately within the hollow cylindrical insulator 7 such that the first portion 6 of the coupling structure 12 is both about its rod longitudinal axis 14 rotatable and longitudinally displaceable to the rod longitudinal axis 14.
  • the rotation as well as the longitudinal displacement takes place with the aid of a rod-shaped or pin-shaped means 15, which is directly or indirectly engaged with the first section 6 of the coupling structure 12 and projects through the housing 11 to the outside through the housing wall 10.
  • the set longitudinal displacement can be secured by means of appropriate securing means on or outside the housing.
  • the housing 11 has an opening 9 on a second housing wall 18 opposite the first housing wall 10, through which a second section 8 of the coupling structure 12, which is HF-moderately connected to the first section 6, projects.
  • a connecting structure 19 is further attached, to which an external RF assembly 20, for example.
  • an external RF assembly 20 for example.
  • a filter B mechanically releasably fixed, from which an RF signal HF via the second section 8 in the coupling structure 12th and capacitive over the first portion 6 of the coupling structure 12 via the tube capacitor assembly in the line structure 5 can be coupled.
  • the second section 8 of the coupling structure 12 has at its end a plate-shaped or disk-shaped contour, which serves for the capacitive coupling to the external RF module 20.
  • a plate-shaped or disk-shaped contour which serves for the capacitive coupling to the external RF module 20.
  • at least the longitudinal displacement of the coupling structure 12 is used by means of the rod-shaped means 15. It would also be conceivable to rotate the coupling structure 12 about the rod longitudinal axis 14, if, for example, the end plate or disk-shaped contour has a shape deviating from the rotational symmetry about the rod longitudinal axis 14.
  • the solution according to the charm of the coupling device is particularly seen in the fact that the electrical coupling ratios and the geometric arrangement of the capacitive coupling region, which takes the form of a tubular capacitor structure in the embodiment, along the line structure 5, ie along the signal path SP, remain unchanged, and at the same time care is worn that a change, in terms of optimization, the coupling ratios for the coupling of an external module 20 can be made to the coupling device individually.
  • the line lengths between the capacitive coupling region and the external modules can also be made as short as possible, resulting in advantages in the formation of natural resonances, which preferably form at short line lengths in frequency ranges that are outside the working frequency range , Due to the rotational and / or longitudinal displaceability of the coupling structure 12, different external assemblies can be attached to the coupling device. A storage of differently shaped coupling devices, as hitherto the case, thus eliminated.
  • the solution according to coupling device is insensitive to temperature, as possibly occurring due to temperature Expansion effects, in particular in the area of the capacitive coupling region, which assumes the form of a tubular capacitor structure in the embodiment, due to the rotationally symmetrical formation around the rod longitudinal axis isotropic in appearance and thus compensate.
  • a temperature-induced expansion of the insulator affects the coupling strength only slightly due to the geometry selected.
  • the RF connection structures 1, 2 and the housing opening 9 on opposite housing walls are also any other mounting variants conceivable.
  • the RF connection structures 1, 2 and the opening 9 can be arranged on adjacent or identical housing walls. The person skilled in the art will select a suitable arrangement and modify the device accordingly.
  • FIG. 2 is an embodiment of a device for coupling of at least two RF signals, here of n RF signals, HF1, HF2, ..., HFn shown on a common transmission line S.
  • a device for coupling of at least two RF signals, here of n RF signals, HF1, HF2, ..., HFn shown on a common transmission line S.
  • Such a device is also referred to as a multi-transmitter switch or manifold combination.
  • the individual n RF signals are each separated from each other to individual transmission lines S1, S2, ... Sn, the capacitive coupled individually via bandpass filter B1 ... Bn to the common transmission line S.
  • the common transmission line S which typically represents an antenna line, is short-circuited on one side with a transmission line end 22, the opposite transmission line end 25 represents the antenna output AT.
  • the Einkoppel assure 01, 02, ... On, at which the individual transmission lines S1, .... Sn capacitively coupled via the bandpass filter B1, B2, ..., Bn in the transmission line S, each have a line length distance to one-sided short circuit K. which corresponds to an odd multiple of ⁇ i / 4, where ⁇ i corresponds to the wavelength of the RF signals along the ith transmission line.
  • the individual line sections, 22, 23, 24, ... between the coupling points 01 and 02 or 02 and 03, etc. and the short circuit are selected.
  • the system can thus be extended as required, ie for each additional one to be coupled in Transmission channel is provided a further correspondingly dimensioned line piece, which forms part of the transmission line S.
  • the HF signals HF1, HF2,..., HFn which can be assigned to the individual transmission lines S1, S2,..., Sn, are each detected by means of a coupling structure 21, which in FIG. 1 is explained in more detail, coupled into the transmission line S.
  • the coupling structures 21 are in FIG. 2 marked by corresponding dashed borders belonging respectively to the individual transmission lines.
  • the coupling devices 21 each have a housing (in Fig. 1 see reference numeral 11), are attached to the two RF terminal structures 1, 2, in the form of coaxial connections for coupling to the outside of the coupling devices 21 line sections 22, 23, 24 ....
  • the inner conductors of the coaxial connections 1, 2 are electrically conductively connected within the respective housing by means of a line structure, so that the line structure 5, in cooperation with the line sections 22, 23, 24, ... in principle forms part of the antenna line or the common transmission line S. represents.
  • the dimensions of the line structure and the housing are each chosen so that a possible lossless transmission of transmitted to the transmission line S RF signals is made possible.
  • each coupling device 21 has a tube capacitor structure which, in conjunction with the exemplary embodiment in FIG. 1 is explained.
  • the bandpass filters B1, B2,..., Bn are each designed as a cup-circle filter consisting of one or more well circuits coupled to one another in terms of HF.
  • the HF-moderate coupling of the coupling device 21 to the respective band-pass filter B1, B2,..., Bn can be seen via the insertion depth of the respective second section 8 of the coupling structure 12 figure 1 be adjusted in an interior of a cup circle of the bandpass filter by the immersion depth of the second portion 8 by longitudinal displacement of the entire coupling structure 12 by the means 15 is variable.

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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

Beschrieben wird eine Vorrichtung zur Kopplung eines HF-Signals längs eines Signalpfades, der zwischen einer ersten und zweiten koaxialen HF-Anschlussstruktur verläuft, wobei die zwei koaxialen HF-Anschlussstrukturen jeweils einen über eine Leitungsstruktur elektrisch miteinander verbundenen Innenleiter besitzen und die Leitungsstruktur mit einer elektrisch leitenden Koppelstruktur kapazitiv gekoppelt ist, über die das HF-Signal längs des Signalpfades koppelbar ist. Außerdem wird eine Vorrichtung beschrieben zur Einkopplung von mindestens zwei HF-Signalen, die verschiedenen Sendekanälen zuordenbar sind, auf eine gemeinsame Sendeleitung, bei dem jedem Sendekanal ein Bandpassfilter zugeordnet ist, das an die Sendeleitung gekoppelt ist. Diese zeichnet sich dadurch aus, dass zum Einkoppeln der wenigstens zwei HF-Signale auf die gemeinsame Sendeleitung jeweils eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 derart vorgesehen ist, dass jeweils die Koppelstruktur kapazitiv an das Bandpassfilter des jeweiligen Sendekanals koppelt, und dass jeweils eine HF-Anschlussstruktur beider Vorrichtungen HF-mäßig miteinander gekoppelt sind und die Leitungsstrukturen beider Vorrichtungen sowie die HF-mäßige Kopplung beider HF-Anschlussstrukturen die gemeinsame Sendeleitung bilden.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kopplung, d.h. Ein- oder Auskopplung, eines HF-Signals längs eines Signalpfades. Ferner wird eine Vorrichtung zur Einkopplung von mindestens zwei HF-Signalen beschrieben, die jeweils an verschiedenen Sendekanälen anliegen, auf eine gemeinsame Sendeleitung,
    wobei jedem Sendekanal ein Bandpassfilter zugeordnet ist, über das der jeweilige Sendekanal an die Sendeleitung ankoppelt.
    • Stand der Technik
  • Mehrsendeweichen, so genannte "Manifold-Combiner", werden im Rundfunkbereich zur Zusammenschaltung von zwei oder mehreren Sendekanälen auf eine gemeinsame Antennenleitung eingesetzt. Dabei gilt es, die Sender derart zusammenzuschalten, so dass sie sich gegenseitig möglichst nicht stören. Diese sog. Entkopplung ist umso schwieriger, je geringer der frequenzmäßige Abstand der Sendekanäle ist. Bei geringen frequenzmäßigen Kanalabständen oder aber auch bei durchstimmbaren Sendefrequenzen werden üblicherweise Filter-Weichen eingesetzt, bei denen die Entkopplung über jeweils den Sendern nachgeschalteten schmalbandige Bandpassfilter erfolgt. Diese können gleichzeitig auch zur Unterdrückung von Nebenaussendungen und somit als integriertes Maskenfilter dienen. Die Filterausgänge gilt es über entsprechende Anpassnetzwerke so zu verschalten, dass in den Betriebskanälen eine möglichst gute Anpassung vorherrscht. Außerhalb der Betriebskanäle hingegen herrscht Fehlanpassung, so dass HF-Signale mit Frequenzen außerhalb des Betriebskanals weitgehend reflektiert werden und somit nicht oder zumindest stark gedämpft in Richtung Antenne propagieren.
  • Derartige Anpassnetzwerke werden verbreitet mittels Rohr-Leitungen realisiert, wobei die Leitungslängen jeweils derart bemessen sind, so dass sich die Nutzsignale möglichst ausschließlich in Antennenrichtung ausbreiten.
  • Zur Erläuterung einer bekannten Manifoldstruktur sei auf Fig. 3 verwiesen, bei der die Filter F1 bis Fn induktiv an die gemeinsame Antennenleitung A angekoppelt sind. Die Antennenleitung A wird hier jeweils durch die einzelnen Filter F1 bis Fn hindurchgeschleift, d.h. es gibt ausgangsseitig an jedem der Filter jeweils ein Eingangs- und ein Ausgangstor Bein, Baus für die Antennenleitung. Die Filter weisen damit drei Tore bzw. Anschlüsse auf, d.h. das genannte Eingangs- und Ausgangstor Bein, Baus für die Antennenleitung sowie den Filtereingang Fein, an dem das jeweilige Sendesignal zur Filterung eingespeist wird. Die Antennenleitung A ist einseitig kurzgeschlossen K und schließt ausgangseitig mit einem Antennenausgang AT ab.
  • Aus US 2009/0045887 A1 ist ein Richtkoppler mit zwei Auskoppelzweigen bekannt, deren elektrische Länge kürzer als λ/4 ist. Ein gutes Richtverhältnis der Anordnung wird dadurch erreicht, dass die Auskoppelzweige an einem Ende elektrisch miteinander verbunden sind. Außerdem wird einer der Auskoppelzweige an dem anderen Ende mit einer abstimmbaren Impedanz abgeschlossen, wohingegen der andere Auskoppelzweig offen bleibt.
  • Aus DE 695 15 815 T2 ist eine Mehrsendeweiche mit einem Summiernetzwerk aus Leitungen, Verbindungsvorrichtungen (T-Verzweigungen) und einer Stichleitungsvorrichtung bekannt, bei der die Anpassung durch Änderung der elektrischen Länge der Stichleitung mittels eines zugeführten Steuersignals erfolgt.
    • Darstellung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Kopplung eines HF-Signals längs eines Signalpfades anzugeben, die derart ausgebildet ist, dass möglicherweise zwischen dem jeweiligen Filter und dem Einkoppelort längs des Signalpfades auftretende Eigenresonanzen zumindest in einem Frequenzbereich liegen, der außerhalb des Arbeits-Frequenzbereiches liegt. Zudem soll die Koppelvorrichtung für die Ankopplung unterschiedlicher Filtertypen gleichermaßen geeignet sein, und auf diese Weise flexiblere Anschlussmöglichkeiten für diverse Filtertypen bieten. Desweiteren soll eine kostengünstige Vorrichtung zur Einkopplung von mindestens zwei HF-Signalen auf eine gemeinsame Sendeleitung angegeben werden, wobei den wenigstens zwei HF-Signalen jeweils ein Sendekanal zugeordnet ist, längs dem jeweils ein Bandpassfilter geschaltet ist, das die jeweilige Sendeleitung an den Signalpfad koppelt.
  • Die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist in den Ansprüchen 1 und 10 angegeben. Den Erfindungsgedanken vorteilhaft weiterbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele zu entnehmen.
  • Der Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe liegt die Idee zugrunde, eine kapazitive Kopplung eines HF-Signals längs eines Signalpfades vorzusehen, wobei die Koppelkapazität in den Signalpfad gelegt ist.
  • Lösungsgemäß wird eine Vorrichtung zur Kopplung eines HF-Signals längs eines Signalpfades beansprucht, bei der der Signalpfad zwischen einer ersten und zweiten koaxialen HF-Anschlussstruktur verläuft, wobei die zwei koaxialen HF-Anschlussstrukturen jeweils einen über eine Leitungsstruktur elektrisch miteinander verbundenen Innenleiter besitzen und die Leitungsstruktur mit einer elektrisch leitenden Koppelstruktur kapazitiv gekoppelt ist, über die das HF-Signal längs des Signalpfades koppelbar ist. Die Leitungsstruktur verbindet die zwei koaxialen HF-Anschlussstrukturen durchgängig miteinander. Längs der Leitungsstruktur ist eine im Wesentlichen quer zur Längserstreckung der Leitungsstruktur orientierte Bohrung oder Öffnung eingebracht, durch die ein erster Abschnitt der Koppelstruktur ragt. Der erste Abschnitt der Koppelstruktur und die Leitungsstruktur sind mittels eines Isolators voneinander beabstandet. Das HF-Signal ist zwischen dem ersten Abschnitt der Koppelstruktur und der Leitungsstruktur kapazitiv koppelbar.
  • Grundsätzlich eignet sich die Vorrichtung durchaus auch zur Auskopplung von HF-Signalen aus dem Signalpfad und zur Weiterleitung über die Koppelstruktur und eine sich daran anschließende Filtereinheit. Bevorzugterweise eignet sich die Vorrichtung jedoch zur Einkopplung von HF-Signalen über die Koppelstruktur in den Signalpfad zwischen den koaxialen HF-Anschlussstrukturen.
  • Ferner ist lösungsgemäß erkannt worden, dass die vorstehende Kopplungsvorrichtung als Basisstruktur für den Aufbau einer Vorrichtung zur Einkopplung von mindestens zwei HF-Signalen auf eine gemeinsame Sendeleitung eingesetzt werden kann. Eine derartige Vorrichtung ist Gegenstand des Anspruches 10. Jedes der wenigstens zwei HF-Signale liegt an einem Sendekanal an, längs dem jeweils ein Bandpassfilter geschaltet ist, das die jeweilige Sendeleitung an den Signalpfad koppelt. Lösungsgemäß ist zum Einkoppeln der wenigstens zwei HF-Signale auf die gemeinsame Sendeleitung für jede Sendeleitung jeweils eine vorstehend erläuterte Kopplungsvorrichtung vorgesehen, wobei die jeder Kopplungsvorrichtung zugeordnete Koppelstruktur kapazitiv an das Bandpassfilter des jeweiligen Sendekanals ankoppelt. Ferner ist jeweils eine HF-Anschlussstruktur pro Kopplungsvorrichtung HF-mäßig miteinander derart verbunden bzw. gekoppelt, so dass die zwischen den HF-Anschlussstrukturen beider Kopplungsvorrichtungen verlaufenden Leitungsstrukturen sowie die jeweils HF-mäßig miteinander gekoppelten HF-Anschlussstrukturen die gemeinsame Sendeleitung bilden.
  • Für eine weiterführende Beschreibung sowohl der lösungsgemäßen Kopplungsvorrichtung nach Anspruch 1 als auch der Vorrichtung nach dem Anspruch 10 sei im Folgenden ohne Einschränkung des allgemeinen erfindungsgemäßen Gedankens auf die jeweiligen konkreten Ausführungsbeispiele verwiesen
    Es zeigen:
    • Fig. 1
    Schematisierte Darstellung einer lösungsgemäßen Vorrichtung zur Kopplung längs eines Signalpfads, kurz Kopplungsvorrichtung sowie
    Fig. 2
    Prinzipdarstellung einer Vorrichtung mit kapazitiver Einkopplung mehrerer HF-Signale längs einer Sendeleitung.
    Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwendbarkeit
  • Die in Fig. 1 abgebildete Vorrichtung zeigt vereinfacht eine Kopplungsvorrichtung zur Kopplung eines HF-Signals HF längs eines Signalpfades SP, der sich zwischen einer ersten und zweiten koaxialen HF-Anschlussstruktur 1, 2 der Kopplungsstruktur in Form einer Leitungsstruktur 5 erstreckt, die die zwei Innenleiter 3, 4 der koaxialen HF-Anschlussstrukturen 1, 2 miteinander verbindet. Längs der Leitungsstruktur 5 ist eine elektrisch leitende Koppelstruktur 12 kapazitiv gekoppelt ist, über die das HF-Signal HF in den Signalpfad SP ein- oder aus diesem auskoppelbar ist. Das HF-Signal HF wird im Falle einer Signaleinkopplung in den Signalpfad SP seitens einer nicht dargestellten Sendeleitung bereitgestellt, die über eine Filteranordnung B an die Kopplungsvorrichtung über die Koppelstruktur 12 ankoppelt.
  • Zur vereinfachten Darstellung wurden die HF-Anschlussstrukturen 1, 2 lediglich als Rechtecksymbole dargestellt, ebenso wie das angedeutete Filter B, das über eine geeignete Fügeverbindung 19 an das die Kopplungsvorrichtung umgebende Gehäuse 11 lösbar fest anbringbar ist. Das Gehäuse 11 ist ferner derart ausgeführt, dass es an mehreren Stellen geöffnet werden kann bzw. offene oder verschließbare Öffnungen aufweist, um eine vereinfachte Montage zu ermöglichen. Ebenso sind die Innenleiter 3, 4 und die Leitungsstruktur 5 schematisch dargestellt, d.h. Abmessungen und Ausgestaltungen, insbesondere im Bereich des Übergangs von Innenleiter 3, 4 zur Leitungsstruktur 5 können stark von den in der Figur gezeigten Geometrie abweichen. Der Fachmann wird die diesbezügliche Dimensionierung entsprechend den Anforderungen, z.B. Wellenlänge, Leistung der HF-Signale, Wellenwiderstand, Koppelkapazität, Spannungsfestigkeit, etc. vornehmen.
  • Die Leitungsstruktur 5 ist zur elektrischen Verbindung der Innenleiter 3, 4 der koaxialen HF-Anschlussstrukturen 1, 2 vorzugsweise einstückig ausgebildet. So befindet sich vorzugsweise mittig zur Leitungsstruktur 5 eine im Wesentlichen quer zur Längserstreckung der Leitungsstruktur 5 orientierte Bohrung bzw. Öffnung 13, durch die ein erster Abschnitt 6 der Koppelstruktur 12 hindurchragt. Dieser erste Abschnitt 6 der Koppelstruktur 12 ist von einem hülsenartig ausgebildeten, elektrischen Isolator 7 zumindest teilweise radial umgeben, der die gesamte Koppelstruktur 12 zum einen mechanisch selbst tragend lagert, vorzugsweise mittels Passfügung, und zudem den Abschnitt 6 der Koppelstruktur 12 durch die Hülsenwandstärke des Isolators 7 von der Leiterstruktur 5 mit einem unveränderlichen Abstand beabstandet. Hierdurch ist eine Kondensatorstruktur in Form eines Rohrkondensators geschaffen, deren kapazitive Kopplungsstärke gleich bleibt, selbst wenn die Koppelstruktur 12 zu Zwecken einer kapazitiven Anpassung an das externe Filter B in Längserstreckung der Koppelstruktur 12 verschoben wird, wie dies im weiteren noch erläutert wird.
  • Zur Vermeidung von Leistungsverlusten bei der Übertragung bzw. Weiterleitung der HF-Signale ist die Leitungsstruktur 5 vorzugsweise aus Messing, Kupfer, Aluminium, Silber oder Gold gefertigt. Denkbar wäre auch eine einstückige Fertigung der Leitungsstruktur 5 aus Kupfer, Messing oder Aluminium mit einer Oberflächenbeschichtung aus Silber oder Gold oder einem ähnlich elektrisch gut leitendem Metall.
  • Wie dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel zu entnehmen ist, sind die erste und zweite koaxiale HF-Anschlussstruktur 1, 2 an dem Gehäuse 11 jeweils an einer Gehäuseöffnung angebracht, in dessen Gehäuseinneren die die Innenleiter 3, 4 der HF-Anschlussstrukturen 1, 2 miteinander verbindende Leitungsstruktur 5 eingebracht ist. Der stabzylinderförmig ausgebildete erste Abschnitt 6 der Koppelstruktur 12 befindet sich innerhalb des Gehäuses 11 und lagert passgenau innerhalb des hohlzylinderförmigen Isolators 7 derart, so dass der erste Abschnitt 6 der Koppelstruktur 12 sowohl um seine Stablängsachse 14 drehbar als auch längs zur Stablängsachse 14 verschiebbar ist. Die Drehung sowie auch die Längsverschiebung erfolgt mit Hilfe eines stab- oder stiftförmig ausgebildeten Mittels 15, das mit dem ersten Abschnitt 6 der Koppelstruktur 12 mittelbar oder unmittelbar in Eingriff steht und das Gehäuse 11 nach außen durch die Gehäusewand 10 durchragt. Die eingestellte Längsverschiebung kann über entsprechende Sicherungsmittel am oder außerhalb des Gehäuses gesichert werden.
  • Ferner weist das Gehäuse 11 an einer der ersten Gehäusewand 10 gegenüberliegenden zweiten Gehäusewand 18 eine Öffnung 9 auf, durch die ein mit dem ersten Abschnitt 6 HF-mäßig verbundener zweiter Abschnitt 8 der Koppelstruktur 12 ragt.
  • An der zweiten Gehäusewand 18 ist ferner eine Verbindungsstruktur 19 angebracht, an die eine externe HF-Baugruppe 20, bspw. in Form eines Filters B mechanisch lösbar fest anbringbar ist, aus der ein HF-Signal HF über den zweiten Abschnitt 8 in die Koppelstruktur 12 und über den ersten Abschnitt 6 der Koppelstruktur 12 kapazitiv über die Rohrkondensatoranordnung in die Leitungsstruktur 5 einkoppelbar ist.
  • Der zweite Abschnitt 8 der Koppelstruktur 12 weist endseitig eine platten- oder scheibenförmige Kontur auf, die zur kapazitiven Kopplung an die externe HF-Baugruppe 20 dient. Um die externe Signal-Kopplung zwischen der Koppelstruktur 12 und der externen Baugruppe zu optimieren, dient zumindest die Längsverschiebung der Koppelstruktur 12 mithilfe des stabförmigen Mittels 15. Denkbar wäre auch eine Drehung der Koppelstruktur 12 um die Stablängsachse 14, wenn bspw. die endseitige platten- oder scheibenförmige Kontur eine von der Rotationssymmetrie um die Stablängsachse 14 abweichende Form besitzt.
  • Der lösungsgemäße Charme der Kopplungsvorrichtung ist insbesondere darin zu sehen, dass die elektrischen Koppelverhältnisse sowie die geometrische Anordnung des kapazitiven Einkoppelbereiches, der im Ausführungsbeispiel die Form einer Rohrkondensatorstruktur annimmt, längs der Leitungsstruktur 5, d.h. längs des Signalpfades SP, unverändert bleiben, und zugleich Sorge dafür getragen ist, dass eine Veränderung, im Sinne einer Optimierung, der Koppelverhältnisse für die Ankopplung einer externen Baugruppe 20 an die Kopplungsvorrichtung individuell vorgenommen werden kann. Durch den kompakten Aufbau der Kopplungsvorrichtung können zudem die Leitungslängen zwischen dem kapazitiven Einkoppelbereich und den externen Baugruppen möglichst kurz ausgebildet werden, wodurch sich Vorteile bei der Ausbildung von Eigenresonanzen ergeben, die sich bei kurzen Leitungslängen bevorzugt in Frequenzbereichen ausbilden, die außerhalb des Arbeits-Frequenzbereiches liegen. Durch die Dreh- und/oder Längsverschiebbarkeit der Koppelstruktur 12 lassen sich unterschiedliche externe Baugruppen an die Kopplungsvorrichtung anbringen. Eine Bevorratung von unterschiedlich ausgebildeten Kopplungsvorrichtungen, wie bis anhin der Fall, entfällt somit. Hinzu kommt, dass die lösungsgemäße Kopplungsvorrichtung temperaturunempfindlich ist, da möglicherweise temperaturbedingt auftretende Ausdehnungseffekte, insbesondere im Bereich des kapazitiven Einkoppelbereiches, der im Ausführungsbeispiel die Form einer Rohrkondensatorstruktur annimmt, aufgrund der rotationssymmetrischen Ausbildung um die Stablängsachse isotrop in Erscheinung treten und sich somit kompensieren. Insbesondere beeinflusst eine temperaturbedingte Ausdehnung des Isolators die Koppelstärke aufgrund der gewählten Geometrie nur gering.
  • Alternativ zu der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform, bei der die HF-Anschlussstrukturen 1, 2 und die Gehäuseöffnung 9 an gegenüberliegenden Gehäusewänden sind auch beliebige weitere Anbringungsvarianten denkbar. Beispielsweise können die HF-Anschlussstrukturen 1, 2 und die Öffnung 9 an benachbarten oder identischen Gehäusewänden angeordnet werden. Der Fachmann wird eine geeignete Anordnung auswählen und die Vorrichtung entsprechend modifizieren.
  • In Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung zur Einkopplung von mindestens zwei HF-Signalen, hier von n HF-Signalen, HF1, HF2, ..., HFn auf eine gemeinsame Sendeleitung S gezeigt. Eine derartige Vorrichtung wird auch als Mehrsenderweiche oder Manifold-Combiner bezeichnet. Die einzelnen n HF-Signale liegen jeweils getrennt voneinander an einzelnen Sendeleitungen S1, S2, ...Sn an, die einzeln über Bandpassfilter B1...Bn an die gemeinsame Sendeleitung S kapazitiv ankoppeln. Die gemeinsame Sendeleitung S, die typischerweise eine Antennenleitung darstellt, ist mit einen Sendeleitungsende 22 einseitig kurzgeschlossen, das gegenüberliegende Sendeleitungsende 25 stellt den Antennenausgang AT dar.
  • Die Einkoppelstellen 01, 02, ...On, an denen die einzelnen Sendeleitungen S1, ....Sn über die Bandpassfilter B1, B2, ..., Bn kapazitiv in die Sendeleitung S einkoppeln, weisen jeweils einen Leitungslängenabstand zum einseitigen Kurzschluss K auf, der einem ungeradzahligen Vielfachen von λi/4 entspricht, wobei λi der Wellenlänge der HF-Signale längs der i-ten Sendeleitung entspricht. Entsprechend hierzu sind die einzelnen Leitungsstücke, 22, 23, 24, ... zwischen den Einkoppelstellen 01 und 02 bzw. 02 und 03 usw. und dem Kurzschluss gewählt. Das System ist somit beliebig erweiterbar, d.h. für jeden weiteren einzukoppelnden Sendekanal wird ein weiteres entsprechend dimensioniertes Leitungsstück vorgesehen, das einen Teil der Sendeleitung S bildet.
  • Die HF-Signale HF1, HF2, ..., HFn, die den einzelnen Sendeleitungen S1, S2, ..., Sn zuordenbar sind, werden jeweils mit Hilfe einer Kopplungsstruktur 21, die in Figur 1 näher erläutert ist, in die Sendeleitung S eingekoppelt. Die Kopplungsstrukturen 21 sind in Figur 2 durch entsprechende strichlierte Umrandungen jeweils zu den einzelnen Sendeleitungen zugehörig markiert.
  • Die Kopplungsvorrichtungen 21 weisen jeweils ein Gehäuse (in Fig. 1 siehe Bezugszeichen 11) auf, an dem zwei HF-Anschlussstrukturen 1, 2, in Form von Koaxialanschlüssen zur Ankopplung an die außerhalb der Kopplungsvorrichtungen 21 befindlichen Leitungsstücke 22, 23, 24... angebracht sind. Gemäß den Ausführungen zu Figur 1 sind die Innenleiter der Koaxialanschlüsse 1, 2 innerhalb des jeweiligen Gehäuses mittels einer Leitungsstruktur elektrisch leitend verbunden, so dass die Leitungsstruktur 5 im Zusammenwirken mit den Leitungsstücken 22, 23, 24, ... im Prinzip einen Teil der Antennenleitung bzw. der gemeinsamen Sendeleitung S darstellt. Die Abmessungen der Leitungsstruktur und des Gehäuses sind jeweils so gewählt, dass eine möglichst verlustfreie Übertragung der auf die Sendeleitung S übertragenen HF-Signale ermöglicht wird.
  • Zur kapazitiven Einkopplung der einzelnen HF-Signale HF1, HF2, ..., HFn längs der jeweiligen Leitungsstruktur und somit längs der gesamten Sendeleitung S weist jede Kopplungsvorrichtung 21 einen Rohrkondensatoraufbau auf, der in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel in Figur 1 erläutert ist.
  • Während die kapazitive Ankopplung der HF-Signale an die Sendeleitung S durch den Rohrkondensatoraufbau gleich bleibt, ist es möglich die kapazitive Ankopplung der Kopplungsvorrichtung 21 individuell an die Koppelverhältnisse der Filter B1, ..., Bn anzupassen. Typischerweise sind die Bandpassfilter B1, B2, ..., Bn jeweils als ein aus einem oder mehreren HF-mäßig miteinander gekoppelten Topfkreisen bestehendes Topfkreisfilter ausgebildet. Die HF-mäßige Kopplung der Kopplungsvorrichtung 21 an das jeweilige Bandpassfilter B1, B2, ..., Bn kann über die Eintauchtiefe des jeweils zweiten Abschnitts 8 der Koppelstruktur 12, siehe Figur 1, in einen Innenraum eines Topfkreises des Bandpassfilter eingestellt werden, indem die Eintauchtiefe des zweiten Abschnitts 8 durch Längsverschiebung der gesamten Koppelstruktur 12 durch das Mittel 15 veränderbar ist.
    • Bezugszeichenliste
    • 1, 2
    Koaxiale Anschlussstrukturen
    3, 4
    Innenleiter der Anschlussstrukturen
    5
    Leitungsstruktur
    6
    Erster Abschnitt der Koppelstruktur
    7
    Isolator
    8
    Zweiter Abschnitt der Koppelstruktur
    9
    Öffnung in zweiter Gehäusewand
    10
    Erste Gehäusewand
    11
    Gehäuse
    12
    Koppelstruktur, bestehend 6 und 8
    13
    Bohrung, Öffnung
    14
    Stablängsachse
    15
    Mittel
    18
    Zweite Gehäusewand
    19
    Verbindungsstruktur
    20
    HF-Baugruppe
    21
    Vorrichtung zur Kopplung eines HF-Signals längs eines Signalpfads
    22, 23, 24
    Leitungsstücke
    HF1, HF2
    HF-Signale
    S1, S2
    Sendekanäle
    B
    Bandpassfilter
    λ1, λ2
    Wellenlängen der HF-Signale HF1, HF2
    S
    Sendeleitung
    K
    Kurzschluss
    O1, O2
    Einkoppelstellen
    SP
    Signalpfad
    AT
    Antennenausgang

Claims (14)

  1. Vorrichtung zur Kopplung eines HF-Signals längs eines Signalpfades (SP), der zwischen einer ersten und zweiten koaxialen HF-Anschlussstruktur verläuft, wobei die zwei koaxialen HF-Anschlussstrukturen (1, 2) jeweils einen über eine Leitungsstruktur (5) elektrisch miteinander verbundenen Innenleiter (3, 4) besitzen und die Leitungsstruktur (5) mit einer elektrisch leitenden Koppelstruktur (12) kapazitiv gekoppelt ist, über die das HF-Signal längs des Signalpfades (SP) koppelbar ist,
    wobei die Leitungsstruktur (5) die zwei koaxialen HF-Anschlussstrukturen (1, 2) durchgängig miteinander verbindet,
    längs der Leitungsstruktur (5) eine im Wesentlichen quer zur Längserstreckung der Leitungsstruktur (5) orientierte Bohrung oder Öffnung (13) eingebracht ist, durch die ein erster Abschnitt (6) der Koppelstruktur (12) ragt,
    der erste Abschnitt (6) der Koppelstruktur (12) und die Leitungsstruktur (5) mittels eines Isolators (7) voneinander beabstandet sind, und
    das HF-Signal zwischen dem ersten Abschnitt (6) der Koppelstruktur (12) und der Leitungsstruktur (5) kapazitiv koppelbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsstruktur (5) einstückig ausgebildet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (6) der Koppelstruktur (12) stabförmig und der Isolator (7) hülsenförmig ausgebildet sind und
    dass der hülsenförmige Isolator (7) den stabförmigen ersten Abschnitt (6) der Koppelstruktur (12) zumindest teilweise radial umgibt.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (6) der Koppelstruktur, der Isolator (7) sowie die Leitungsstruktur (5) im Bereich der Bohrung oder Öffnung (13) einen Rohrkondensator bilden.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass der stabförmige erste Abschnitt (6) der Koppelstruktur (12) eine Stablängsachse (14) besitzt, die zugleich Drehachse ist, um die die Koppelstruktur (12) drehbar und/oder längs verschiebbar gelagert ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite koaxiale HF-Anschlussstruktur (1, 2) an einem Gehäuse (11) angebracht sind, in dessen Gehäuseinneren die die Innenleiter (3, 4) der HF-Anschlussstrukturen (1, 2) miteinander verbindende Leitungsstruktur (5) eingebracht ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der erste Abschnitt (6) der Koppelstruktur (12) innerhalb des Gehäuses (11) angebracht und mit einem Mittel (15) mittelbar oder unmittelbar in Eingriff steht, das das Gehäuse (11) nach außen durch eine erste Gehäusewand (10) durchragt, und dass die Koppelstruktur (12) mit Hilfe des Mittels (15) dreh- und/oder längsverschiebbar ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) an einer der ersten Gehäusewand (10) gegenüberliegenden zweiten Gehäusewand (18) eine Öffnung (9) aufweist, durch die ein mit dem ersten Abschnitt (6) HF-mäßig verbundener zweiter Abschnitt (8) der Koppelstruktur (12) ragt, und
    dass an der zweiten Gehäusewand (18) eine Verbindungsstruktur (19) angebracht ist, an die eine HF-Baugruppe (20) anbringbar ist, aus der ein HF-Signal über den zweiten Abschnitt (8) in die Koppelstruktur (12) und über den ersten Abschnitt (6) der Koppelstruktur (12) in die Leitungsstruktur (5) einkoppelbar ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (8) der Koppelstruktur (12) eine platten- oder scheibenförmige Kontur aufweist.
  10. Vorrichtung zur Einkopplung von mindestens zwei HF-Signalen (HF1, HF2) auf eine gemeinsame Sendeleitung (S), wobei den wenigstens zwei HF-Signalen (HF1, HF2) jeweils ein Sendekanal (S1, S2) zugeordnet ist, längs dem jeweils ein Bandpassfilter (B) geschaltet ist, das die jeweilige Sendeleitung (S1, S2) an den Signalpfad (S) koppelt,
    dadurch gekennzeichnet, dass zum Einkoppeln der wenigstens zwei HF-Signale (HF1, HF2) auf die gemeinsame Sendeleitung (S) jeweils eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 derart vorgesehen ist, dass jeweils die Koppelstruktur (12) kapazitiv an das Bandpassfilter (B) des jeweiligen Sendekanals (S1, S2) koppelt, und
    dass jeweils eine HF-Anschlussstruktur (1,2) beider Vorrichtungen HF-mäßig miteinander gekoppelt sind und die Leitungsstrukturen (5) beider Vorrichtungen sowie die HF-mäßige Kopplung beider HF-Anschlussstrukturen (2, 1) die gemeinsame Sendeleitung (S) bilden.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Bandpassfilter ein aus einem oder mehreren HF-mäßig miteinander gekoppelten Topfkreisen bestehendes Topfkreisfilter ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine HF-mäßige Kopplung der Koppelstruktur (12) an das Bandpassfilter über eine Eintauchtiefe des zweiten Abschnitts (8) der Koppelstruktur (12) in einen Innenraum eines Topfkreises des Bandpassfilters einstellbar ist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Eintauchtiefe des zweiten Abschnitts (8) durch Längsverschiebung der gesamten Koppelstruktur (12) durch das Mittel (15) veränderbar ist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass den wenigstens zwei HF-Signalen (HF1, HF2) jeweils eine Wellenlänge (λ1, λ2) zuordenbar ist,
    dass die Sendeleitung (S) an einem Ende HF-mäßig kurzgeschlossen ist,
    dass die wenigstens zwei HF-Signale (HF1, HF2) jeweils an unterschiedlichen Einkoppelstellen (01, 02) längs der Sendeleitung (S) einkoppelbar sind, und dass die Einkoppelstellen (01, 02) zum kurzgeschlossenen Ende der Sendeleitung jeweils einen Abstand aufweisen, der einem ungeradzahligen Vielfachen von λ1/4 bzw. λ2 /4 entspricht.
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