EP2617097A1 - Hochfrequenz-signalkombinierer - Google Patents

Hochfrequenz-signalkombinierer

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Publication number
EP2617097A1
EP2617097A1 EP11745546.9A EP11745546A EP2617097A1 EP 2617097 A1 EP2617097 A1 EP 2617097A1 EP 11745546 A EP11745546 A EP 11745546A EP 2617097 A1 EP2617097 A1 EP 2617097A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bridge
frequency signal
frequency
signal combiner
input
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP11745546.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2617097B1 (de
EP2617097B8 (de
Inventor
Michael Morgenstern
Reimo DÜBEN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Original Assignee
Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rohde and Schwarz GmbH and Co KG filed Critical Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Publication of EP2617097A1 publication Critical patent/EP2617097A1/de
Publication of EP2617097B1 publication Critical patent/EP2617097B1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2617097B8 publication Critical patent/EP2617097B8/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • 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

Definitions

  • the invention relates to a high-frequency signal combiner.
  • Ring hybrids occurs in addition to an impedance transformation in the amount of 2: 1 in each coupling stage, which is an additional high-impedance and thus lossy
  • Radio frequency signals limited.
  • the object of the invention is therefore to develop a broadband and low-loss high-frequency signal combiner, which can combine a variety of high-frequency signals.
  • a high-frequency signal combiner according to the invention having the features of patent claim 1.
  • Advantageous developments are listed in the respective dependent claims.
  • a cascading of the high-frequency signal combiner takes place.
  • the high-frequency signal combiner according to the prior art which consists of an interconnection of two each realized as a decoupling bridge first
  • Bridge coupler and realized as a coupler bridge second bridge coupler, cascaded, is replaced by every second bridge coupler a previous cascading stage by four second bridge couplers a subsequent cascading stage in each cascade. In this way, the number of high-frequency signals to be combined can be set in each cascading stage
  • Bridge coupler of the subsequent cascading stage is a load balancing resistor having a system impedance corresponding to the high frequency signal combiner
  • the input-side second high-frequency signals thus preferably have parallel bridge branches - i.e. in diametrically opposite bridge branches - within the
  • System impedance of the high-frequency signal combiner corresponding impedance can be provided.
  • High frequency signal combiner are two first Bridge couplers provided in each case in the
  • High-frequency signal combiner is a first
  • Characteristic impedance of the high-frequency lines connected to the two output terminals is here for reasons of symmetry in each case twice the system impedance of the high-frequency signal combiner.
  • the two output terminals are connected in series in a bridge branch of the first bridge coupler.
  • the high-frequency lines to the individual terminals of the first and second bridge couplers are preferably designed as coaxial lines, but can also as
  • Strip lines can be realized.
  • each first and second bridge coupler each with only a single bridge node
  • the high-frequency cables preferably have an annular core in the sense of a mantle shaft decoupling.
  • 1A is a first circuit diagram of a
  • Fig. 1B is a second circuit diagram of a previously
  • Fig. 2A is a first circuit diagram of a hitherto
  • a high-frequency signal combiner a circuit diagram of a decoupling bridge when fed with two high-frequency signals, a circuit diagram of a decoupling bridge when fed with a high-frequency signal, a circuit diagram of a coupling bridge when fed with four high-frequency signals, a circuit diagram of a coupling bridge when fed with two high-frequency signals, a circuit diagram of an embodiment of an inventive Coupling bridge, a circuit diagram of a first imple mentation form of a decoupling bridge according to the invention, a circuit diagram of a second embodiment of a decoupling bridge invention, a circuit diagram of an embodiment of a high-frequency signal combiner with inventive decoupling bridge, a circuit diagram of an embodiment of a high-frequency signal combiner according to the invention and 9 is a circuit diagram of a simplified one
  • the decoupling bridge consisting of the
  • Resistors 82 and 86 and 84 and 88 in Fig. 1 of US 6,407,648 Bl, respectively, is shown in Fig. 1A.
  • the illustration of a decoupling bridge in FIG. 1A can be found in FIG an equivalent representation of a decoupling bridge in Fig. 1B are transferred.
  • High-frequency cables in directly connected bridge branches represent the coupling-in branches.
  • the respectively provided in the associated bridge arms and also shown in dashed impedance corresponds to the input impedance and thus the characteristic impedance Z 0 of the associated input-side high-frequency line.
  • the bridge arms connected to the output-side high-frequency lines represent the decoupling branches.
  • the respectively provided in the associated bridge arms and also shown in dashed impedance corresponds to the input impedance and thus the characteristic impedance Z 0 of the output side
  • Bridging nodes of the decoupling bridge are each with the inner conductors or the outer conductors of two
  • High frequency signal INI, IN2, OUT1, OUT2 respectively leading high-frequency lines connected.
  • Input-side first high-frequency signals INI and IN2 are split in the decoupling bridge, as shown in FIG. 4A with directed current flow lines, in each case into two partial streams.
  • High-frequency signals INI and IN2 in each case flow via the inner conductor of the output-side high-frequency line, the load impedance Z LAST , the outer conductor of the output side
  • the other partial current of the two input-side first high-frequency signals INI and IN2 flows via the horizontal load balancing resistor Z LAW shown in FIG. 4A, the outer conductor of the respective other output side
  • INI and IN2 are identical, are also the two associated
  • Load balancing Z LAST each directed opposite, flows through the vertical and
  • Load balancing resistors Z LAW are identical and the
  • High frequency signals INI and IN2 corresponds.
  • the two load impedances Z LAST are thus supplied with an identical power, which is the sum of the currents of the two input-side high-frequency signals INI and IN2
  • Load impedances and the two load balancing resistors receive in each case a quarter of the power fed in by the input-side first high-frequency signal INI.
  • Coupling bridge consisting of the resistor 90 in Fig. 1 of US 6,407,648 Bl corresponds, is in Fig. 2A
  • the representation of a coupling bridge in Fig. 2A can be in an equivalent representation of a
  • Connecting bridge branches represent the Einkoppelzweige.
  • the respectively provided in the associated bridge branches and also dashed Impedances shown correspond to the input impedance of the input impedance and thus the
  • Fig. 2B In located between the inner conductors of the four input-side high-frequency lines, in Fig. 2B vertically illustrated bridge diagonal is a
  • Load balancing resistance Z LAW provided.
  • the load impedance Z LAST is between the bridge node 15 connected to the inner conductor of the output-side high-frequency line OUT5 and the bridge node lying at ground potential, and the characteristic impedance Z 0 with optimum output-side adaptation the output-side high-frequency line and thus the system impedance of the coupling bridge corresponds to Z 0 .
  • the bridge nodes of the coupling bridge are each with the inner conductors or the outer conductors of the four
  • Input-side first high-frequency signals IN7 and IN8 are connected via the downstream decoupling bridges and via the inner conductors belonging to the input-side second high-frequency signals IN5 and IN6
  • the sum of the two voltages Ui and U3 is identical to the sum of the two voltages U 2 and U4. If one pair of input powers falls over the other pair of input powers, the
  • Load balancing resistance Z LAW are connected and with identical input powers of all four inputs equal to half the output voltage shifted.
  • the input-side second high-frequency signal IN7 flows directly via the load impedance Z LAST to ground.
  • the input side second high frequency signal IN6 becomes
  • Bridge coupler 1 which is implemented as a decoupling bridge according to FIGS. 1A and 1B, respectively, and feeds the associated output-side first high-frequency signals OUT1 and OUT2 or OUT3 and OUT4 via high-frequency lines as
  • Sheath waves is the respective high-frequency line in the region of its terminal, which is connected to a bridge branch of a decoupling bridge without ground connection, surrounded by an annular core 16.
  • Fig. 7A is a first embodiment of a
  • Decoupling bridge 1 ' shown, in which in the diagonally opposite bridge branches 11' and 11 '' two parallel interconnected terminals 13 'are provided for each output side high-frequency line.
  • the output-side high-frequency lines each have twice the characteristic impedance with respect to the characteristic impedance of the input-side high-frequency line in order to realize a balanced decoupling bridge.
  • Fig. 7B is a second embodiment of a form
  • Diagonally opposite bridge branches 11 'and 11' '' in each case two serially interconnected terminals 13 '' for each an output-side high-frequency line
  • Decoupling bridge can thus two input-side first high-frequency signals INI, IN2 in four output-side first high-frequency signals OUT1 ', OUT2', OUT3 ', OUT4' or OUT1 '', OUT2 '', OUT3 '', OUT4 '' split, each with identical power.
  • a high-frequency signal combiner emerges, in which the four inputs of a coupling bridge with the four outputs of a second
  • a coupling bridge according to the invention 3 ' is shown, which emerges from an original coupling bridge and a total of 16 terminals 9 for
  • output side second high frequency signals provides:
  • each bridge branch 4, 4 ', 4' ', 4' '' of the original coupling bridge forms a bridge diagonal of a sub-coupling bridge.
  • each sub-coupling bridge load balancing R2, R3, R4, R5 is provided in the bridge diagonal orthogonal to this bridge diagonal 10.
  • Each two bridge nodes of each sub-coupling bridge are connected to a bridge node A, B,
  • each sub-coupling bridge is merged into a common point "star-shaped".
  • one bridge node F, G, H, I of each sub-coupling bridge forms the four diagonal corner points of the high-frequency signal combiner according to the invention.
  • a connection 9 is provided for an input-side high-frequency signal.
  • the voltage drop in the individual bridge diagonals of the original high-frequency signal combiner is dependent on the voltages in the two
  • Bridge diagonal adjacent bridge triangles is generated, always the same.
  • Coupling bridge is achieved by identical impedances in the bridge arms and bridge diagonals (load impedance Z LOAD and load balancing resistance Z LAW ), which corresponds to the
  • the coupling bridge according to the invention can be cascaded as desired according to this principle, wherein in each
  • Fig. 8B is a first embodiment of a
  • decoupling bridges 3 "of the second embodiment may also be used.
  • Fig. 9 is a simplified high frequency
  • Decoupling bridge 1 are supplied to the two inputs of a coupling bridge 18.
  • This coupling bridge 18 has instead of four inputs as in the case of a
  • Coupling bridge 3 as shown in FIG. 2A and 2B only two inputs. However, it is apparent from this coupling bridge 3 according to FIG. 2A and 2B, respectively, in that the inner conductor or the outer conductor of FIG. 2A or 2B leads the input-side second high-frequency signal IN5
  • the decoupling bridge 1 contains, as in FIG. 9
  • Input terminal of the decoupling bridge 1 due to the combination of two parallel high-frequency lines and thus two parallel output terminals has a double input impedance.
  • Coupling bridge which emerge from the summary of two individual high-frequency lines, also have a double characteristic impedance to the characteristic impedance of the individual high-frequency lines.
  • the invention is not limited to the illustrated embodiments of the high-frequency signal combiner according to the invention, the decoupling bridge according to the invention and the
  • inventive decoupling bridges for example, arranged in decoupling bridges output terminals, covered.
  • inventive decoupling bridges for example, arranged in decoupling bridges output terminals, covered.

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  • Amplifiers (AREA)

Abstract

Ein Hochfrequenz-Signalkombinierer besteht aus mindestens einem ersten Brückenkoppler (1; 1'; 1'') zur Transformation von zwei eingangsseitigen ersten Hochfrequenzsignalen (IN1, IN2, IN3, IN4) in mindestens zwei ausgangsseitige ersten Hochfrequenzsignale (OUT1, OUT2, OUT3, OUT4) mit jeweils identischer Leistung und einem zweiten Brückenkoppler (3') zur Transformation von vier eingangsseitigen zweiten Hochfrequenzsignalen (IN5, IN6, IN7, IN8) mit jeweils identischer Leistung in ein ausgangsseitiges zweites Hochfrequenzsignal (OUT5), dessen Leistung der summierten Leistung der vier eingangsseitigen zweiten Hochfrequenzsignale (IN5, IN6, IN7, IN8) entspricht. Hierbei werden die vier eingangsseitigen zweiten Hochfrequenzsignale (IN5, IN6, IN7, IN8) jeweils von einem ausgangsseitigen ersten Hochfrequenzsignal (OUT2, OUT4, OUT1, OUT3) gespeist. Zur Addition eines ganzzahligen Vielfachen von vier Hochfrequenzsignalen ist eine Kaskade von zweiten Brückenkopplern (3') mit einer dem ganzzahligen Vielfachen entsprechenden Anzahl von Kaskadenstufen realisiert, wobei in jeder Kaskadenstufe jeder zweite Brückenkoppler (3') der vorherigen Kaskadenstufe durch jeweils vier zweite Brückenkoppler (3') ersetzt ist.

Description

Hoch requenz-Signalkombinierer
Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenz- Signalkombinierer .
Gängige Hochfrequenz-Signalkombinierer, beispielsweise Wilkinson-, Geysei- oder 3dB-Koppler, sind typischerweise nur über wenige Oktaven verwendbar und weisen deshalb keine ausreichende Bandbreite auf. Bei den bei tiefen Frequenzen zum Einsatz kommenden Hybridkopplern und
Ringhybriden tritt zusätzlich eine Impedanztransformation in Höhe von 2:1 in jeder Kopplungsstufe auf, die einen zusätzlichen hochohmigen und damit verlustreichen
Transformator erforderlich macht.
Aus der US 6,407,648 Bl ist ein Brückenkoppler bekannt, der diese Nachteile teilweise überwindet und folgende Eigenschaften aufweist:
• keine Impedanztransformation erforderlich,
• geringe Verluste aufgrund von kurzen Leitungslängen,
• niedrige Phasenverzerrungen zwischen den einzelnen Eingängen und dem Ausgang aufgrund von kurzen
Leitungslängen und
• entkoppelte Eingänge.
Der Brückenkoppler aus der US 6,407,648 Bl ist aber nachteilig auf die Kopplung von insgesamt nur vier
Hochfrequenzsignalen begrenzt.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen breitbandigen und verlustarmen Hochfrequenz-Signalkombinierer zu entwickeln, der eine Vielzahl von Hochfrequenzsignalen kombinieren kann.
Die Erfindungsaufgabe wird durch einen erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Signalkombinierer mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen aufgeführt . Erfindungsgemäß erfolgt eine Kaskadierung des Hochfrequenz-Signalkombinierers . Vorteilhaft wird der Hochfrequenz-Signalkombinierer nach dem Stand der Technik, der aus einer Verschaltung zweier jeweils als Entkopplungsbrücke realisierten ersten
Brückenkoppler und einem als Kopplerbrücke realisierten zweiten Brückenkoppler besteht, kaskadiert, indem bei jeder Kaskadierung jeder zweite Brückenkoppler einer vorherigen Kaskadierungsstufe durch jeweils vier zweite Brückenkoppler einer nachfolgenden Kaskadierungsstufe ersetzt wird. Auf diese Weise lässt sich in jeder Kaskadierungsstufe die Anzahl der zu kombinierenden Hochfrequenzsignale
vervierfachen. Insgesamt kann somit eine zur Anzahl von Kaskadierungsstufen vierfache Anzahl von
Hochfrequenzsignalen kombiniert werden.
Die Substitution eines zweiten Brückenkopplers der
vorherigen Kaskadierungsstufe durch vier zweite
Brückenkoppler der nachfolgenden Kaskadierungsstufe erfolgt bevorzugt, indem jeder Brückenzweig des zweiten Brückenkopplers der vorherigen Kaskadierungsstufe eine Brückendiagonale eines zweiten Brückenkopplers der
nachfolgenden Kaskadierungsstufe bildet. In der jeweils anderen Brückendiagonale quer zur Richtung der
Signalenergie der auf diese Weise erzeugten zweiten
Brückenkoppler der nachfolgenden Kaskadierungsstufe ist ein Lastausgleichswiderstand mit einer der Systemimpedanz des Hochfrequenz-Signalkombinierers entsprechenden
Impedanz geschaltet. Die in den Brückenzweigen der als Koppelbrücke jeweils realisierten zweiten Brückenkoppler eingespeisten
eingangsseitigen Hochfrequenzsignale müssen aufgrund des Koppler-Prinzips zumindest nahezu identische Leistungen aufweisen. Somit sind vorzugsweise als Entkopplungsbrücken realisierte erste Brückenkoppler vorzusehen, die
ausgangsseitige erste Hochfrequenzsignale mit jeweils identischer Leistung zur Speisung von zugehörigen
eingangsseitigen zweiten Hochfrequenzsignalen über
zugehörige Hochfrequenzleitungen erzeugen.
Bei Hochfrequenz-Signalkombinierern mit kaskadierten als Koppelbrücken realisierten zweiten Brückenkopplern, die mehr als vier Hochfrequenzsignale kombinieren, weisen bevorzugt die eingangsseitigen zweiten Hochfrequenzsignale somit in parallelen Brückenzweigen - d.h. in diametral gegenüber liegenden Brückenzweigen - innerhalb der
einzelnen zweiten Brückenkoppler und in jeweils diagonal gegenüber liegenden zweiten Brückenkopplern einer
Kaskadenstufe jeweils zumindest nahezu identische
Leistungen auf.
Die als Entkopplungsbrücken realisierten ersten
Brückenkoppler, deren Funktion es ist, aus zwei
eingangsseitigen ersten Hochfrequenzsignalen mit u.U.
unterschiedlicher Leistung, d.h. mit unterschiedlichem Signalpegel und/oder unterschiedlicher Signalphase, ausgangsseitige erste Hochfrequenzsignale mit jeweils zumindest nahezu identischer Leistung zu erzeugen, weisen bevorzugt in jeweils diagonal gegenüber liegenden
Brückenzweigen Anschlüsse zur Einspeisung der
eingangsseitigen ersten Hochfrequenzsignale und in den jeweils übrigen Brückenzweigen Anschlüsse zur Ausleitung der ausgangsseitigen ersten Hochfrequenzsignale auf.
In den Brückendiagonalen der ersten Brückenkoppler können Lastausgleichswiderstände mit jeweils einer der
Systemimpedanz des Hochfrequenz-Signalkombinierers entsprechenden Impedanz vorgesehen sein.
In einer ersten bevorzugten Aus führungs form des
Hochfrequenz-Signalkombinierers sind zwei erste Brückenkoppler vorgesehen, in denen jeweils in den
diagonal gegenüber liegenden Brückenzweigen der
Entkopplungsbrücken jeweils ein einziger Anschluss zur Ausspeisung eines ausgangsseitigen ersten
Hochfrequenzsignals angebracht ist.
In einer zweiten bevorzugten Aus führungs form des
Hochfrequenz-Signalkombinierers ist ein erster
Brückenkoppler vorgesehen, in dem in den diagonal
gegenüber liegenden Brückenzweigen der Entkopplungsbrücke jeweils zwei Anschlüsse zur Ausleitung von zwei
ausgangsseitigen ersten Hochfrequenzsignalen angebracht sind . In einer ersten Untervariante der zweiten Aus führungs form sind die beiden Ausgangsanschlüsse in einem Brückenzweig der ersten Brückenkoppler parallel geschaltet. Der
Wellenwiderstand der an den beiden Ausgangsanschlüssen angeschlossenen Hochfrequenzleitungen beträgt hier aus Symmetriegründen jeweils der doppelten Systemimpedanz des Hochfrequenz-Signalkombinierers .
In einer zweiten Untervariante der zweiten Aus führungs form sind die beiden Ausgangsanschlüsse in einem Brückenzweig der ersten Brückenkoppler seriell geschaltet. Der
Wellenwiderstand der an den beiden Anschlüssen
angeschlossenen Hochfrequenzleitungen beträgt hier aus Symmetriegründen jeweils der halben Systemimpedanz des Hochfrequenz-Signalkombinierers .
Die Hochfrequenzleitungen zu den einzelnen Anschlüssen der ersten und zweiten Brückenkoppler sind bevorzugt als Koaxial-Leitungen ausgeführt, können aber auch als
Streifen-Leitungen realisiert sein.
Prinzipbedingt weist jeder erste und zweite Brückenkoppler jeweils nur einen einzigen Brückenknoten mit
Massepotential auf. Somit weisen die Außenleiter der beiden als Koaxialleitungen realisierten
Hochfrequenzleitungen, die nicht mit dem auf
Massepotential liegenden Brückenzweig des/r ersten
Brückenkoppler/s verbunden sind, ein vom Massepotential verschiedenes Potential auf. Da der Außenleiter der mit dem Anschluss zur Einspeisung eines Hochfrequenzsignals verbundenen Koaxialleitung am Anschluss zur Einspeisung eines Hochfrequenzsignals typischerweise auf
Massepotential liegt, kommt es zu einem Spannungsabfall im Außenleiter der Koaxialleitung zwischen dem Anschluss zur Einspeisung eines Hochfrequenzsignals und dem Anschluss im Brückenzweig des/r ersten Brückenkoppler/s, der nicht auf Massepotential liegt, und damit zu einer unerwünschten Mantelwelle im Außenleiter der Koaxialleitung. Analog weist der Außenleiter der mit dem zweiten Brückenkoppler verbundenen Koaxialleitung aufgrund der ohmschen Verluste der Koaxialleitung eine Spannungsdifferenz zwischen ersten und zweiten Brückenkoppler auf, so dass es zu einer unerwünschten Mantelwelle im Außenleiter der
Koaxialleitung kommt. Zur Vermeidung dieser unerwünschten Mantelwellen auf dem Außenleiter der Koaxialleitungen weisen die Hochfrequenzleitungen vorzugsweise einen ringförmigen Kern im Sinne einer Mantelwellenentkopplung auf .
Der erfindungsgemäße Hochfrequenz-Signalkombinierer wird in bevorzugten Aus führungs formen und Untervarianten im Folgenden anhand der Zeichnung im Detail erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen:
Fig. 1A ein erstes Schaltungsdiagramm einer
Entkopplungsbrücke nach dem Stand der Technik,
Fig. 1B ein zweites Schaltungsdiagramm einer bisher
üblichen Entkopplungsbrücke,
Fig. 2A ein erstes Schaltungsdiagramm einer bisher
üblichen Kopplungsbrücke, ein zweites Schaltungsdiagramm einer bisher üblichen Kopplungsbrücke, ein Schaltdiagramm eines bisher üblichen
Hochfrequenz-Signalkombinierers , ein Schaltdiagramm einer Entkopplungsbrücke bei Einspeisung mit zwei Hochfrequenzsignalen, ein Schaltdiagramm einer Entkopplungsbrücke bei Einspeisung mit einem Hochfrequenzsignal, ein Schaltdiagramm einer Kopplungsbrücke bei Einspeisung mit vier Hochfrequenzsignalen, ein Schaltdiagramm einer Kopplungsbrücke bei Einspeisung mit zwei Hochfrequenzsignalen, ein Schaltdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kopplungsbrücke, ein Schaltdiagramm einer ersten Aus führungs form einer erfindungsgemäßen Entkopplungsbrücke, ein Schaltdiagramm einer zweiten Aus führungs form einer erfindungsgemäßen Entkopplungsbrücke, ein Schaltdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Hochfrequenz-Signalkombinierers mit erfindungsgemäßer Entkopplungsbrücke, ein Schaltdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hochfrequenz- Signalkombinierers und Fig. 9 ein Schaltdiagramm eines vereinfachten
Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Signal kombinierers . Bevor die Funktionsweise des erfindungsgemäßen
Hochfrequenz-Signalkombinierers im Detail erläutert wird, wird im Folgenden die für das Verständnis der
Funktionsweise des erfinderischen Hochfrequenz- Signalkombinierers erforderliche Funktionsweise des
Hochfrequenz-Signalkombinierers nach dem Stand der
Technik, wie er beispielsweise in der Fig. 1 der US
6,407,648 Bl dargestellt ist, vorgestellt:
Der Hochfrequenz-Signalkombinierer nach dem Stand der Technik gemäß Fig. 3, der insgesamt vier eingangsseitige erste Hochfrequenzsignale INI, IN2, IN3, IN4 zu einem ausgangsseitigen zweiten Hochfrequenzsignal OUT5
kombiniert, besteht aus zwei Entkopplungsbrücken 1, in denen jeweils zwei der insgesamt vier eingangsseitigen ersten Hochfrequenzsignale INI, IN2, IN3, IN4 mittels
Splittung und Kombination in jeweils zwei ausgangsseitige erste Hochfrequenzsignale OUTl, OUT2, OUT3, OUT4 von jeweils identischer Leistung transformiert werden, und einer nachgeschalteten Kopplungsbrücke 3, in der die vier ausgangsseitigen ersten Hochfrequenzsignale OUTl, OUT2, OUT3, OUT4 mit jeweils identischer Leistung an den
Ausgängen 12', 12' ' der beiden Entkopplungsbrücken 1 verlustfrei zu einem einzigen ausgangsseitigen zweiten Hochfrequenzsignal OUT5 transformiert werden.
Eine Entkopplungsbrücke dieses Hochfrequenz- Signalkombinierers mit den beiden eingangsseitigen ersten Hochfrequenzsignalen INI und IN2 und den beiden
ausgangsseitigen ersten Hochfrequenzsignalen OUTl und OUT2, die der Entkopplungsbrücke bestehend aus den
Widerständen 82 und 86 bzw. 84 und 88 in Fig. 1 der US 6,407,648 Bl entspricht, ist in Fig. 1A dargestellt. Die Darstellung einer Entkopplungsbrücke in Fig. 1A kann in eine dazu äquivalente Darstellung einer Entkopplungsbrücke in Fig. 1B überführt werden.
Zu erkennen sind in der Darstellung einer
Entkopplungsbrücke gemäß Fig. 1B die zugehörigen
gestrichelt dargestellten Brückenzweige 11, 11', 11'', 11''' und die zugehörigen mit durchgezogener Linie
dargestellten Brückendiagonalen 14. Die mit den
Anschlüssen 12, 12''' der eingangsseitigen ersten
Hochfrequenzleitungen in direkter Verbindung stehenden Brückenzweige repräsentieren die Einkoppelzweige. Die in den zugehörigen Brückenzweigen jeweils vorgesehene und ebenfalls gestrichelt dargestellte Impedanz entspricht der Eingangsimpedanz und damit dem Wellenwiderstand Z0 der zugehörigen eingangsseitigen ersten Hochfrequenzleitung. Die mit den ausgangsseitigen Hochfrequenzleitungen in Verbindung stehenden Brückenzweige repräsentieren die Auskoppelzweige. Die in den zugehörigen Brückenzweigen jeweils vorgesehene und ebenfalls gestrichelt dargestellte Impedanz entspricht der Eingangsimpedanz und damit dem Wellenwiderstand Z0 der ausgangsseitigen
Hochfrequenzleitung, die bei idealer Anpassung der
Lastimpedanz ZLast entspricht. In den beiden Brückendiagonalen 14 sind jeweils
Lastausgleichswiderstände ZLAW vorgesehen. Die
Brückenknoten der Entkopplungsbrücke sind jeweils mit den Innenleitern oder den Außenleitern von zwei ein
eingangsseitiges und ein ausgangsseitiges
Hochfrequenzsignal INI, IN2, OUT1, OUT2 jeweils führenden Hochfrequenzleitungen verbunden. Funktionsbedingt ist nur ein einziger Brückenknoten 15 - ein mit Außenleitern von Hochfrequenzleitungen verbundener Brückenknoten - auf Massepotential gelegt.
Die Funktionsweise einer Entkopplungsbrücke geht aus den beiden in Fig. 4A und 4B jeweils dargestellten
Betriebsfällen hervor. In dem in Fig. 4A dargestellten Betriebsfall werden beide eingangsseitigen ersten Hochfrequenzsignale INI und IN2 von den jeweiligen Eingangsbeschaltungen über die
Innenleiter der eingangsseitigen Hochfrequenzleitungen in die Entkopplungsbrücke eingespeist. Die beiden
eingangsseitigen ersten Hochfrequenzsignale INI und IN2 werden in der Entkopplungsbrücke, wie in Fig. 4A mit gerichteten Stromflusslinien dargestellt ist, jeweils in zwei Teilströme gesplittet.
Der eine Teilstrom der beiden eingangsseitigen
Hochfrequenzsignale INI und IN2 fließt jeweils über den Innenleiter der ausgangsseitigen Hochfrequenzleitung, die Lastimpedanz ZLAST, dem Außenleiter der ausgangsseitigen
Hochfrequenzleitung, dem in Fig. 4A vertikal dargestellten Lastausgleichswiderstand ZLAW und dem Außenleiter der eingangsseitigen Hochfrequenzleitung in die jeweiligen Eingangsbeschaltungen zurück. Der Stromfluss dieses
Teilstromes über den Innenleiter der ausgangsseitigen Hochfrequenzleitung, die Lastimpedanz ZLAST und den
Außenleiter der ausgangsseitigen Hochfrequenzleitung wird in Fig. 4A vereinfacht über die im zugehörigen
Brückenzweig vorhandene Impedanz dargestellt, die dem Wellenwiderstand Z0 der ausgangsseitigen
Hochfrequenzleitung entspricht.
Der andere Teilstrom der beiden eingangsseitigen ersten Hochfrequenzsignale INI und IN2 fließt über den in Fig. 4A horizontal dargestellten Lastausgleichswiderstand ZLAW, den Außenleiter der jeweils anderen ausgangsseitigen
Hochfrequenzleitung, der Lastimpedanz ZLAST, dem
Außenleiter der jeweils anderen ausgangsseitigen
Hochfrequenzleitung zur Masse ab. Der Stromfluss dieses Teilstromes über den Innenleiter der ausgangsseitigen Hochfrequenzleitung, die Lastimpedanz ZLAST und den
Außenleiter der ausgangsseitigen Hochfrequenzleitung wird in Fig. 4A wiederum vereinfacht über die im zugehörigen Brückenzweig vorhandene Impedanz dargestellt, die dem Wellenwiderstand Z0 der ausgangsseitigen
Hochfrequenzleitung entspricht. Für den Fall, dass die Leistungen der beiden
eingangsseitigen Hochfrequenzsignale INI und IN2 jeweils identisch sind, sind auch die beiden zugehörigen
Teilströme durch den vertikalen und horizontalen
Lastausgleichswiderstand ZLAST identisch. Da die zu den beiden eingangsseitigen Hochfrequenzsignale INI und IN2 gehörigen Teilströme im vertikalen und horizontalen
Lastausgleichswiderstand ZLAST jeweils entgegengesetzt gerichtet sind, fließt durch den vertikalen und
horizontalen Lastausgleichswiderstand ZLAST in Summe kein Strom und somit tritt auch kein Verlust in den beiden Lastausgleichswiderständen ZLAW auf. Da die beiden
Lastwiderstände ZLAST und die beiden
Lastausgleichswiderstände ZLAW identisch sind und dem
Systemwellenwiderstand Z0 der Entkopplungsbrücke
entsprechen, erhalten die beiden Lastwiderstände Z LAST von den beiden eingangsseitigen Hochfrequenzsignalen INI und IN2 jeweils einen gleich hohen Teilstrom, der jeweils dem halben Strom der beiden eingangsseitigen
Hochfrequenzsignale INI und IN2 entspricht. Den beiden Lastimpedanzen ZLAST wird folglich eine identische Leistung zugeführt, die der Summe aus den Strömen der beiden eingangsseitigen Hochfrequenzsignale INI und IN2
entspricht . Weichen die Leistungen der beiden eingangsseitigen
Hochfrequenzsignale INI und IN2 voneinander ab, so
kompensieren sich die beiden Teilströme im vertikalen und horizontalen Lastausgleichswiderstand ZLAST nicht und es fließt in Summe ein Strom durch den vertikalen und
horizontalen Lastausgleichswiderstand ZLAST, dessen
Stromrichtung durch das eingangsseitige Hochfrequenzsignal INI bzw. IN2 mit der höheren Leistung bestimmt wird.
Aufgrund des Stromflusses durch den vertikalen und horizontalen Lastausgleichswiderstand ZLAST erhalten die beiden Lastimpedanzen ZLAST zwar eine identische Leistung, die aber gegenüber dem Fall einer Einspeisung identischer Leistungen durch die beiden eingangsseitigen
Hochfrequenzsignale INI und IN2 aufgrund des Verlusts in den beiden Lastausgleichswiderständen ZLAW reduziert ist.
In dem in Fig. 4B dargestellten Betriebsfall wird nur ein einziges eingangsseitiges erstes Hochfrequenzsignal, nämlich das eingangsseitige erste Hochfrequenzsignal INI von seiner Eingangsbeschaltung über den Innenleiter der zugehörigen eingangsseitigen Hochfrequenzleitung in die Entkopplungsbrücke eingespeist. Die beiden Lastimpedanzen ZLAS erhalten jeweils nur einen Teilstrom, der dem halben Strom des aktiven eingangsseitigen ersten
Hochfrequenzsignals INI entspricht. Die beiden
Lastimpedanzen und die beiden Lastausgleichswiderstände erhalten jeweils ein Viertel der durch das eingangsseitige erste Hochfrequenzsignal INI eingespeisten Leistung.
Eine Kopplungsbrücke des Hochfrequenz-Signalkombinierers nach dem Stand der Technik mit den eingangsseitigen
Hochfrequenzsignalen IN5, IN6, IN7 und IN8 und dem
ausgangsseitigen Hochfrequenzsignal OUT5, die der
Kopplungsbrücke bestehend aus dem Widerstand 90 in Fig. 1 der US 6,407,648 Bl entspricht, ist in Fig. 2A
dargestellt. Die Darstellung einer Kopplungsbrücke in Fig. 2A kann in eine dazu äquivalente Darstellung einer
Kopplungsbrücke in Fig. 2B überführt werden.
Zu erkennen sind in der Darstellung einer Kopplungsbrücke gemäß Fig. 2B die zugehörigen gestrichelt dargestellten Brückenzweige 4, 4', 4' ', 4' ' ' und die zugehörige mit durchgezogener Linie dargestellte Brückendiagonale 17. Die mit den eingangsseitigen Hochfrequenzleitungen in
Verbindung stehenden Brückenzweige repräsentieren die Einkoppelzweige. Die in den zugehörigen Brückenzweigen jeweils vorgesehenen und ebenfalls gestrichelt dargestellten Impedanzen entsprechen bei eingangsseitiger Anpassung der Eingangsimpedanz und damit dem
Wellenwiderstand Z0 der eingangsseitigen
Hochfrequenzleitung. Der Auskoppelzweig, der in Fig. 2B nicht dargestellt ist, befindet sich in der
Brückendiagonale zwischen dem mit dem Innenleiter der ausgangsseitigen Hochfrequenzleitung OUT5 verbundenen Brückenknoten und dem auf Massepotential liegenden
Brückenknoten 15.
In der zwischen den Innenleitern der vier eingangsseitigen Hochfrequenzleitungen befindlichen, in Fig. 2B vertikal dargestellten Brückendiagonale ist ein
Lastausgleichswiderstand ZLAW vorgesehen. In der in Fig. 2B nicht dargestellten horizontalen Brückendiagonale, die den Auskoppelzweig bildet, befindet sich zwischen dem mit dem Innenleiter der ausgangsseitigen Hochfrequenzleitung OUT5 verbundenen Brückenknoten 15 und dem auf Massepotential liegenden Brückenknoten die Lastimpedanz ZLAST, die bei optimaler ausgangsseitiger Anpassung dem Wellenwiderstand Z0 der ausgangsseitigen Hochfrequenzleitung und damit dem Systemwellenwiderstand der Kopplungsbrücke entspricht Z0.
Die Brückenknoten der Kopplungsbrücke sind jeweils mit den Innenleitern oder den Außenleitern der vier
eingangsseitige zweiten Hochfrequenzsignale IN5, IN6, IN7, IN8 jeweils führenden Hochfrequenzleitungen verbunden. Funktionsbedingt ist nur ein einziger Brückenknoten 15 - ein mit den Außenleitern der Hochfrequenzleitungen
verbundener Brückenknoten - auf Massepotential gelegt.
Die Funktionsweise einer Entkopplungsbrücke geht aus den beiden in Fig. 5A und 5B jeweils dargestellten
Betriebsfällen hervor:
In dem in Fig. 5A dargestellten Betriebsfall werden alle vier eingangsseitigen zweiten Hochfrequenzsignale IN5, IN6, IN7 und IN8 über die Innenleiter der eingangsseitigen Hochfrequenzleitungen in die Kopplungsbrücke eingespeist. Während die beiden eingangsseitigen zweiten
Hochfrequenzsignale IN5 und IN6 aufgrund der direkten Verbindung in die Brückendiagonale mit der Lastimpedanz ZLAST eingespeist werden, werden die beiden
eingangsseitigen zweiten Hochfrequenzsignale IN7 und IN8 in die jeweiligen Außenleiter der zu den eingangsseitigen zweiten Hochfrequenzsignale IN5 und IN6 gehörigen
Hochfrequenzleitungen gespeist. Die in die Außenleiter der zu den eingangsseitigen zweiten Hochfrequenzsignale IN5 und IN6 gehörigen Hochfrequenzleitungen gespeisten
eingangsseitigen ersten Hochfrequenzsignale IN7 und IN8 werden über die nachgeschalteten Entkopplungsbrücken und über die Innenleiter der zu den eingangsseitigen zweiten Hochfrequenzsignalen IN5 und IN6 gehörigen
Hochfrequenzleitungen wiederum in die Kopplungsbrücke zurückgeführt und über die Lastimpedanz ZLAST an den
Brückenknoten 15 mit Massepotential geleitet. Dieser
Stromfluss kann, wie in Fig. 5A dargestellt ist, durch einen Stromfluss über eine Impedanz mit dem
Wellenwiderstand Z0 der zum eingangsseitigen zweiten
Hochfrequenzsignal IN5 bzw. IN6 gehörigen
Hochfrequenzleitung im Brückenzweig zwischen dem
Brückenknoten, der mit dem Innenleiter der zum jeweiligen eingangsseitigen zweiten Hochfrequenzsignal IN7 und IN8 gehörigen Hochfrequenzleitung verbunden ist, und dem
Brückenknoten mit Massepotential dargestellt werden.
Im Hinblick auf eine optimale Entkopplung der vier
Eingangsleistungen, müssen die Eingangsleistungen
insbesondere in jeweils gegenüber liegenden Brückenzweigen identisch sein (idealerweise an allen vier Eingängen identisch sein) . In diesem Fall ist als Voraussetzung einer optimalen Entkopplung der vier Eingangsleistungen die Summe der beiden Spannungen Ui und U3 identisch zur Summe der beiden Spannungen U2 und U4. Fällt ein Paar von Eingangsleistungen gegenüber dem anderen Paar von Eingangsleistungen ab, werden die
Potentiale in den Brückenknoten, die mit dem
Lastausgleichswiderstand ZLAW verbunden sind und bei identischen Eingangsleistungen aller vier Eingänge der halben Ausgangsspannung entsprechen, verschoben.
In dem in Fig. 5B dargestellten Betriebsfall werden in den gegenüberliegenden und zu den eingangsseitigen zweiten Hochfrequenzsignalen IN5 und IN8 gehörigen
Hochfrequenzleitungen keine Leistungen eingespeist. Das eingangsseitige zweite Hochfrequenzsignal IN7 fließt direkt über die Lastimpedanz ZLAST zur Masse ab. Das eingangsseitige zweite Hochfrequenzsignal IN6 wird
aufgrund eines Spannungsabfalls über den in Fig. 5B horizontal dargestellten Lastausgleichswiderstand ZLAW - entspricht der Spannung U2 am Anschluss der das
eingangsseitige zweite Hochfrequenzsignal IN6 führenden Hochfrequenzleitung - geleitet und über den Außenleiter der das eingangsseitige zweite Hochfrequenzsignal IN7 führenden Hochfrequenzleitung, die vorgelagerte
Entkopplungsschaltung, den Innenleiter der das
eingangsseitige zweite Hochfrequenzsignal IN7 führenden Hochfrequenzleitung und die Lastimpedanz ZLAST nach Masse geführt.
Führt man zwei eingangsseitige erste Hochfrequenzsignale INI und IN2 bzw. IN3 und IN4 jeweils einem ersten
Brückenkoppler 1, der als Entkopplungsbrücke gemäß Fig. 1A bzw. 1B realisiert ist, zu und speist die zugehörigen ausgangsseitigen ersten Hochfrequenzsignale OUTl und OUT2 bzw. OUT3 und OUT4 über Hochfrequenzleitungen als
eingangsseitige zweite Hochfrequenzsignale in die vier Eingangsanschlüsse eines zweiten Brückenkoppler 3 ein, der als Kopplungsbrücke gemäß Fig. 2A realisiert ist, so kann man am Ausgangsanschluss der Kopplungsbrücke 9 ein
ausgangsseitiges zweites Hochfrequenzsignal OUT5
abgreifen, das aus der Kombination der den einzelnen Entkopplungsbrücken zugeführten eingangsseitigen ersten Hochfrequenzsignalen INI, IN2, IN3 und IN4 besteht.
Auf diese Weise entsteht der in Fig. 3 dargestellte
Hochfrequenz-Signalkombinierer . Sind die
Eingangsleistungen der vier eingangsseitigen ersten
Hochfrequenzsignale INI, IN2, IN3 und IN4 jeweils
identisch, so ergeben sich keine Verlustleistungen an den Lastausgleichswiderständen der Entkopplungsbrücken 1 und die Leistung des am Ausgangsanschluss der Kopplungsbrücke 3 anliegenden ausgangsseitigen zweiten Hochfrequenzsignals OUT5 entspricht der Summe der Eingangsleistungen der an den Eingangsanschlüssen der Entkopplungsbrücke anliegenden eingangsseitigen ersten Hochfrequenzsignale INI, IN2, IN3 und IN4.
Diejenigen Hochfrequenzleitungen, die mit dem einen
Anschluss an Brückenzweigen von Entkopplungsbrücken ohne Verbindung zu einer Masse und mit dem anderen Anschluss an einem Anschluss mit Massepotential oder einem beliebigen anderen Potential angeschlossen sind, weisen ein
Spannungspotential am Außenleiter zwischen ihren beiden Anschlüssen auf, der zu einer unerwünschten Mantelwelle auf dem Außenleiter führt. Zur Dämpfung dieser
Mantelwellen ist die jeweilige Hochfrequenzleitung im Bereich ihres Anschlusses, der mit einem Brückenzweig einer Entkopplungsbrücke ohne Masseverbindung verbunden ist, mit einem ringförmigen Kern 16 umgeben. In Fig. 7A ist eine erste Aus führungs form einer
Entkopplungsbrücke 1' dargestellt, bei der in den diagonal gegenüber liegenden Brückenzweigen 11' und 11' ' jeweils zwei parallel verschaltete Anschlüsse 13' für jeweils eine ausgangsseitige Hochfrequenzleitung vorgesehen sind. Die ausgangsseitigen Hochfrequenzleitungen weisen jeweils den doppelten Wellenwiderstand gegenüber dem Wellenwiderstand der eingangsseitigen Hochfrequenzleitung auf, um eine symmetrische Entkopplungsbrücke zu verwirklichen. In Fig. 7B ist eine zweite Aus führungs form einer
Entkopplungsbrücke 1' ' dargestellt, bei der in den
diagonal gegenüber liegenden Brückenzweigen 11' und 11' ' ' jeweils zwei seriell verschaltete Anschlüsse 13' ' für jeweils eine ausgangsseitige Hochfrequenzleitung
vorgesehen sind. Die ausgangsseitigen
Hochfrequenzleitungen weisen jeweils den halben
Wellenwiderstand gegenüber dem Wellenwiderstand der eingangsseitigen Hochfrequenzleitung auf, um eine
symmetrische Entkopplungsbrücke zu verwirklichen.
Mit diesen beiden Aus führungs formen einer
Entkopplungsbrücke lassen sich also zwei eingangsseitige erste Hochfrequenzsignale INI, IN2 in vier ausgangsseitige erste Hochfrequenzsignale OUT1', OUT2 ' , OUT3', OUT4 ' bzw. OUT1' ', OUT2' ', OUT3' ', OUT4 ' ' mit jeweils identischer Leistung splitten. Aus Fig. 8A geht ein Hochfrequenz- Signalkombinierer hervor, bei dem die vier Eingänge einer Kopplungsbrücke mit den vier Ausgängen einer zweiten
Aus führungs form einer einzigen Entkopplungsbrücke
verbunden sind.
In Fig. 6 ist eine erfindungsgemäße Kopplungsbrücke 3' dargestellt, die aus einer ursprünglichen Kopplungsbrücke hervorgeht und insgesamt 16 Anschlüsse 9 für
ausgangsseitige zweite Hochfrequenzsignale vorsieht:
Hierzu bildet jeder Brückenzweig 4, 4', 4' ', 4' ' ' der ursprünglichen Kopplungsbrücke eine Brückendiagonale einer Unter-Kopplungsbrücke. In der zu dieser Brückendiagonalen orthogonalen Brückendiagonalen 10, 10', 10' ', 10' ' ', jeder Unter-Kopplungsbrücke ist ein Lastausgleichswiderstand R2, R3, R4, R5 vorgesehen. Jeweils zwei Brückenknoten jeder Unter-Kopplungsbrücke sind mit einem Brückenknoten A, B,
C, D der ursprünglichen Kopplungsbrücke verbunden. Jeweils ein Brückenknoten E jeder Unter-Kopplungsbrücke ist zu einem gemeinsamen Punkt „sternförmig" zusammengeführt. Schließlich bildet jeweils ein Brückenknoten F, G, H, I jeder Unter-Kopplungsbrücke die vier diagonalen Eckpunkte des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Signalkombinierers . In den einzelnen Brückenzweigen der vier Unter- Kopplungsbrücken ist jeweils ein Anschluss 9 für ein eingangsseitiges Hochfrequenzsignal vorgesehen.
Um eine Rückwirkungsfreiheit der einzelnen Eingänge des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Signalkombinierers zu erzielen, müssen die Leistungen in gegenüberliegenden, d.h. parallelen Brückenzweigen einer Unter-Kopplungsbrücke und in gegenüberliegenden, d.h. parallelen Brückenzweigen von jeweils diagonal gegenüber liegenden Unter- Kopplungsbrücken jeweils identisch sein. In diesem Fall ist der Spannungsabfall in den einzelnen Brückendiagonalen des ursprünglichen Hochfrequenz-Signalkombinierers , der von den Spannungen in den beiden an die jeweilige
Brückendiagonale angrenzenden Brückendreiecken erzeugt wird, immer gleich.
Eine korrekte Funktion der erfindungsgemäßen
Kopplungsbrücke wird durch identische Impedanzen in den Brückenzweigen und Brückendiagonalen (Lastimpedanz ZLAST und Lastausgleichswiderstand ZLAW) erzielt, die dem
Wellenwiderstand Z0 der angeschlossenen
Hochfrequenzleitungen entsprechen .
Die erfindungsgemäße Kopplungsbrücke lässt sich nach diesem Prinzip beliebig kaskadieren, wobei in jeder
Kaskadierungsstufe jeweils eine um den Faktor vier höhere Anzahl von Eingängen für eingangsseitige
Hochfrequenzsignale entsteht.
In Fig. 8B ist eine erste Aus führungs form eines
erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Signalkombinierers
dargestellt, der eine erfindungsgemäße Kopplungsbrücke 3' aufweist, deren 16 Hochfrequenzeingänge jeweils mit eingangsseitigen zweiten Hochfrequenzsignalen gespeist werden, die von vier Entkopplungsbrücken 1 mit jeweils vier Ausgängen 13' erzeugt werden, wobei die vier Ausgänge 13' der einzelnen Entkopplungsbrücken 1 durch jeweils zwei parallel geschaltete Ausgänge 13' in zwei Brückenzweigen 11', 11' ' ' der Entkopplungsbrücke 3' gebildet werden
(erste Aus führungs form einer Entkopplungsbrücke) .
Alternativ können auch Entkopplungsbrücken 3' ' der zweiten Aus führungs form verwendet werden. In Fig. 9 ist ein vereinfachter Hochfrequenz-
Signalkombinierer dargestellt. Hierbei werden jeweils zwei eingangsseitige Hochfrequenzsignale INI und IN2 bzw. IN3 und IN4 in jeweils zwei identischen Signalkombinierern 18 zu jeweils einem ausgangsseitigen Hochfrequenzsignal OUTl bzw. OUT2 kombiniert. Diese ausgangsseitigen
Hochfrequenzsignale OUTl und OUT2 werden den beiden
Eingängen einer Entkopplungsbrücke 1 gemäß Fig. 1A bzw. 1B zugeführt . Die beiden ausgangsseitigen Hochfrequenzsignale der
Entkopplungsbrücke 1 werden den beiden Eingängen einer Kopplungsbrücke 18 zugeführt. Diese Kopplungsbrücke 18 weist anstelle von vier Eingängen wie im Fall einer
Kopplungsbrücke 3 gemäß Fig. 2A bzw. 2B lediglich zwei Eingänge auf. Sie geht aber aus dieser Kopplungsbrücke 3 gemäß Fig. 2A bzw. 2B hervor, indem der Innenleiter bzw. der Außenleiter der in Fig. 2A bzw. 2B das eingangsseitige zweite Hochfrequenzsignal IN5 führenden
Hochfrequenzleitung mit dem Innenleiter bzw. dem
Außenleiter der das eingangsseitige zweite
Hochfrequenzsignal IN6 führenden Hochfrequenzleitung zum Innenleiter bzw. Außenleiter einer gemeinsamen
Hochfrequenzleitung und der Innenleiter bzw. der
Außenleiter der das eingangsseitige zweite
Hochfrequenzsignal IN7 führenden Hochfrequenzleitung mit dem Innenleiter bzw. dem Außenleiter der das
eingangsseitige zweite Hochfrequenzsignal IN8 führenden Hochfrequenzleitung zum Innenleiter bzw. Außenleiter einer gemeinsamen Hochfrequenzleitung zusammengefasst werden. Auf diese Weise verschwinden die Brückenzweige und die Brückendiagonale mit dem Lastausgleichwiderstand ZLAW der ursprünglichen Kopplungsbrücke 3.
Durch die Zusammenfassung zweier ursprünglich parallel geschalteter Eingangsanschlüsse in der Kopplungsbrücke 19, enthält die Entkopplungsbrücke 1, wie in Fig. 9
dargestellt ist, auch keine zwei parallel geschalteten zugehörigen Ausgangsanschlüsse, sondern ledig einen
Ausgangsanschluss , der aber gegenüber dem
Eingangsanschluss der Entkopplungsbrücke 1 aufgrund der Zusammenfassung zweier paralleler Hochfrequenzleitungen und damit zweier paralleler Ausgangsanschlüsse eine doppelte Eingangsimpedanz aufweist. Die beiden gemeinsamen Hochfrequenzleitungen zwischen Entkopplungs- und
Kopplungsbrücke, die aus der Zusammenfassung zweier einzelner Hochfrequenzleitungen hervorgehen, weisen ebenfalls einen doppelten Wellenwiderstand gegenüber dem Wellenwiderstand der einzelnen Hochfrequenzleitungen auf.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungen des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Signalkombinierers , der erfindungsgemäßen Entkopplungsbrücke und der
erfindungsgemäßen Kopplungsbrücke beschränkt. Von der Erfindung sind auch andere Verschaltungen von
Ausgangsanschlüssen in den Brückenzweigen der
erfindungsgemäßen Entkopplungsbrücken, beispielsweise in Entkopplungsbrücken angeordnete Ausgangsanschlüsse, mit abgedeckt. Darüber hinaus ist von der Erfindung die
Verwendung jeder Art von Hochfrequenzleitungen, - Koaxialleitungen. Streifenleitungen usw. - mit abgedeckt.

Claims

Ansprüche
1. Hochfrequenz-Signalkombinierer mit mindestens einem ersten Brückenkoppler (1; 1'; 1'') zur Transformation von zwei eingangsseitigen ersten Hochfrequenzsignalen (INI, IN2, IN3, IN4) in mindestens zwei ausgangsseitige ersten Hochfrequenzsignale (OUT1, OUT2, OUT3, OUT4) mit jeweils zumindest nahezu identischer Leistung,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Addition eines ganzzahligen Vielfachen von vier Hochfrequenzsignalen eine Kaskade von zweiten
Brückenkopplern (3') mit einer dem ganzzahligen Vielfachen entsprechenden Anzahl von Kaskadenstufen vorhanden ist, wobei in jeder Kaskadenstufe jeder zweite Brückenkoppler (3') der vorherigen Kaskadenstufe durch jeweils vier zweite Brückenkoppler (3') ersetzt ist.
2. Hochfrequenz-Signalkombinierer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zweiten Brückenkoppler (3') zur Transformation von vier eingangsseitigen zweiten Hochfrequenzsignalen (IN5, IN6, IN7, IN8 ) mit jeweils zumindest nahezu
identischer Leistung in ein ausgangsseitiges zweites
Hochfrequenzsignal (OUT5) dienen, dessen Leistung der summierten Leistung der vier eingangsseitigen zweiten
Hochfrequenzsignale (IN5, IN6, IN7, IN8) entspricht, wobei die vier eingangsseitigen zweiten Hochfrequenzsignale (IN5, IN6, IN7, IN8 ) jeweils von einem ausgangsseitigen ersten Hochfrequenzsignal (OUT2, OUT4, OUT1, OUT3) gespeist sind.
3. Hochfrequenz-Signalkombinierer nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass jeder Brückenzweig (4, 4', 4'', 4''') eines zweiten Brückenkopplers (3') der vorherigen Kaskadenstufe eine
Brückendiagonale eines zweiten Brückenkopplers (3'') einer nachfolgenden Kaskadenstufe bildet, wobei jeder
Brückenzweig (5, 6, 7, 8, 5', 6', 7', 8', 5'', 6'', 7'', 8' ', 5' ' ', 6' ' ', 7' ' ', 8' ' ') der nachfolgenden
Kaskadenstufe jeweils durch einen Anschluss einer
Hochfrequenzleitung gebildet ist.
4. Hochfrequenz-Signalkombinierer nach einem der
Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der jeweils anderen Brückendiagonale (10, 10', 10' ', 10' ' ') quer zur Richtung der Signalenergie des zweiten Brückenkopplers (3') der nachfolgenden
Kaskadenstufe jeweils ein Lastausgleichswiderstand (R2, R3, R4, R5) mit einer zur Systemimpedanz des Hochfrequenz- Signalkombinierers identischen Impedanz geschaltet ist.
5. Hochfrequenz-Signalkombinierer nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Leistungen der eingangsseitigen zweiten
Hochfrequenzsignale (IN5, IN6, IN7, IN8) in parallelen Brückenzweigen innerhalb eines zweiten Brückenkopplers
(3') und in jeweils diagonal gegenüber liegenden zweiten Brückenkopplern (3') einer Kaskadenstufe jeweils identisch sind .
6. Hochfrequenz-Signalkombinierer nach einem der
Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Hochfrequenz-Signalkombinierer aus zwei ersten Brückenkopplern (1) mit jeweils zwei ausgangsseitigen ersten Hochfrequenzsignalen (OUT1, OUT2, OUT3, OUT4) besteht .
7. Hochfrequenz-Signalkombinierer nach einem der
Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Hochfrequenz-Signalkombinierer aus einem ersten Brückenkoppler (1', 11') mit jeweils vier ausgangsseitigen ersten Hochfrequenzsignalen (OUT1', OUT2 ' , OUT3', OUT4 ' ; OUT1'', OUT2'', OUT3'', OUT4 ' ' ) besteht.
8. Hochfrequenz-Signalkombinierer nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Ausgabe von vier ausgangsseitigen ersten
Hochfrequenzsignalen (OUT1', OUT2 ' , OUT3', OUT4 ' ) in jeweils diametral gegenüber liegenden Brückenzweigen (11', 11'') jeweils zwei parallele Anschlüsse (13') vorgesehen sind, an denen Hochfrequenzleitungen mit jeweils einem zur Systemimpedanz des Hochfrequenz-Signalkombinierers
doppelten Wellenwiderstand angeschlossen sind.
9. Hochfrequenz-Signalkombinierer nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Ausgabe von vier ausgangsseitigen ersten
Hochfrequenzsignalen (OUT1'', OUT2 ' ' , OUT3'', OUT4 ' ' ) in jeweils diametral gegenüber liegenden Brückenzweigen (11', 11'') jeweils zwei serielle Anschlüsse (13'') vorgesehen sind, an denen Hochfrequenzleitungen mit jeweils einem zur Systemimpedanz des Hochfrequenz-Signalkombinierers halben Wellenwiderstand angeschlossen sind.
10. Hochfrequenz-Signalkombinierer nach einem der
Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Einspeisung von zwei eingangsseitigen ersten Hochfrequenzsignalen (INI, IN2, IN3, IN4) jeweils
Anschlüsse (12) in diametral gegenüber liegenden
Brückenzweigen (11, 11''') der ersten Brückenkoppler ( 1 ; 1'; 1'') und zur Ausleitung von mindestens zwei
ausgangsseitigen ersten Hochfrequenzsignalen (OUT1, OUT2, OUT3, OUT4) jeweils Anschlüsse (13; 13'; 13'') in den beiden übrigen Brückenzweigen (11', 11'') der ersten
Brückenkoppler (1; 1'; 1'') vorgesehen sind.
11. Hochfrequenz-Signalkombinierer nach einem der
Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
dass in beiden Brückendiagonalen (14) der ersten
Brückenkoppler (1; 1'; 1' ') jeweils ein
Lastausgleichswiderstand (ZLAN) mit einer zur
Systemimpedanz des Hochfrequenz-Signalkombinierers identischen Impedanz geschaltet ist.
12. Hochfrequenz-Signalkombinierer nach Anspruch 2, 3 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass jeder erste Brückenkoppler (1; 1'; 1' ') und jeder zweite Brückenkoppler (3') jeweils einen einzigen mit Masse verbundenen Brückenknoten (15) aufweist.
13. Hochfrequenz-Signalkombinierer nach einem der
Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass jede mit einem ersten Brückenkoppler (1; 1'; 1' ') und/oder einem zweiten Brückenkoppler (3') verbundene Hochfrequenzleitung jeweils einen ringförmigen Kern (16) zur Mantelwellenentkopplung aufweist.
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