FI86586C - 90-graders hybridkoppling. - Google Patents

Description

1 86586 90-asteen hybridikytkentä

Keksinnön kohteena on 90-asteen hybridikytkentä, joka käsittää kaksi rinnakkaista, toisistaan erillään ole-5 vaa johdinta, joiden päät muodostavat hybridikytkennän sisääntulot ja ulostulot ja jotka kumpikin käsittävät kolme sarjaankytkettyä johdinosuutta, joista jokaisen sähköinen pituus on suurinpiirtein aallonpituuden neljäsosa hybridikytkennän keskitaajuudella.

10 Useimmilla mikroaaltopiirien valmistustekniikoilla, erityisesti mikroliuskatekniikalla, on erittäin vaikea saada aikaan tiukka sähköinen kytkentä kahden johtimen välille. Ilman erikoisrakenteita tai hyvin kapeaa kytkentärakoa, pienempi kuin 0,2 mm, suurin mahdollinen kytkentäkerroin on 15 suuruusluokkaa -7...-8 dB. Usein tarvitaan kuitenkin 90-asteen hybridipiirejä tai suuntakytkimiä, joissa kytkentäkerroin on -3 dB, mikä kuitenkin onnistuu vain erikoisratkaisuilla.

US-patentti julkaisuissa 4211986 ja 3516024 on mikro-20 liuskakytkimien keskimmäisellä osuudella tarvittava korkea kytkentäkerroin pyritty saavuttamaan käyttämällä tällä osuudella interdigitoitua kytkintä.

Muut yleisimmät ratkaisut tähän ongelmaan ovat "broadside coupled stripline "-kytkin, " branch-line"-kytkin, 25 Lange-kytkin, tandemkytkin, "wire-line"-kytkin sekä "overlay"-kytkin. Kuhunkin näistä ratkaisuista liittyy kuitenkin ainakin yksi seuraavista ongelmista: - ne ovat hankalia tai kalliita toteuttaa sarjatuotannossa: ne vaativat käsityötä, monikerrostekniikkaa, 30 erittäin tiukkoja toleransseja, ym.

- ne eivät ole sähköisesti ideaalisia: niissä käytetään liitäntöjä (bondauksia), siltauksia piirilevyn toisella puolella jne., jotka muodostavat parasiittisia induktansseja. Näiden parasiittisten induktanssien arvo ja nii- 35 den vaikutus piirin ominaisuuksiin on yleensä mahdotonta 2 86586 laskea, joten suunnittelu tulee vaikeaksi. Lisäksi useimmissa ratkaisuissa bondaukset tai siltaukset tuhoavat ideaalisessa 90-asteen suuntakytkimessä vaaditun symmetrian, joten suoritusarvot kärsivät.

5 - ne vaativat paljon tilaa, mikä pätee erityisesti "branch-line "-hybridi in, jos halutaan saada hyvä isolaatio, tarkka vaihe-ero yli 5% kaistanleveydessä.

Esillä olevan keksinnön päämääränä on aikaansaada uudenlainen 90-asteen hybridikytkentä, jolla vältetään 10 edellä esitetyt ongelmat.

Tämä saavutetaan ensimmäisessä kappaleessa esitetyn tyyppisellä 90-asteen hybridikytkennällä, jolle on keksinnön mukaisesti tunnusomaista, että johdinten välinen kytkentä on pienin niiden keskiosuudella.

15 Keksintö perustuu hakijan havaintoon, että hybridi- kytkennän kokonaiskytkentäkerroin on suurin kun hybridikyt-kennän keskiosassa johtimien välillä ei ole lainkaan kytkentää ja suurin kytkentäkerroin johtimien välillä on hyb-ridikytkennän uloimmissa osissa keskiosan molemmin puolin. 20 Keksinnön ensisijaisessa suoritusmuodossa johtimien ulom milla osuuksilla niiden välinen kytkentäkerroin on n.-7,65 dB, jolloin hybridikytkennän kokonaiskytkentäkerroin on n. -3 dB.

Keksinnön mukaisesti saadaan yksinkertainen 90-as-25 teen hybridikytkentä, jonka kytkentäkerroin on noin -3 dB. Keksinnön mukainen hybridikytkentä on aikaisempiin ratkaisuihin verrattuna valmistusteknisestä parempi, koska esimerkiksi mikroliuskatekniikkaa käytettäessä se onnistuu tavanomaisella piirilevytekniikalla ilman käsityötä. Lisäk-30 si keksinnönmukaisessa hybridikytkennässä ei ole muita sähköisiä epäjatkuvuuskohtia kuin johdinten taivutusten kulma-kohdat. Nämä on kuitenkin esimerkiksi mikroliuskakytkennän suunnittelussa helposti hallittavissa, koska ne ovat mikro-liuskakytkentöjen suunnitteluohjelmien standardielementte-35 jä. Lisäksi keksinnönmukainen hybridikytkentä on toteutet- 3 86586 tavissa täysin symmetrisenä, jolloin sen ominaisuudet voivat teoriassa olla ideaalisia.

Keksinnön ensisijaisessa suoritusmuodossa hybridi-kytkentä on toteutettu mikroliuskatekniikalla, koska siihen 5 löytyy toimivia suunnitteluohjelmistoja ja se on helppo toteuttaa tuotannossa. Mikroliuskasuuntakytkimien huonon suuntaavuuden parantamiseksi keksinnön eräässä suoritusmuodossa käytetään johdinten välillä hammastettuja tai aallotettuja kytkentärakoja. Kuitenkin yleisesti hybridi-10 kytkentä voidaan toteuttaa lähes millä tahansa siirtojoh-totekniikalla: mikroliuskalla, koplanaarijohdolla, lius-kajohdolla, korotetulla mikroliuskalla, koaksiaalijohdolla, parijohdolla, jne. Oleellista on, että johtojen välillä on dominoivana ns. "backward coupling" (kytketty aalto kulkee 15 vastakkaiseen suuntaan kuin sisääntuleva signaali).

Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisemmin viitaten oheisiin piirroksiin, joissa kuvio 1 esittää keksinnön ensisijaisen suoritusmuodon mukaista hybridikytkentää, ja 20 kuvio 2 esittää keksinnönmukaista hybridikytkentää, jossa on hammastettu kytkentärako.

Seuraavaksi viitataan kuvioon 1, jossa on esitetty johtimilla 5 ja 6, jotka ovat mikroliuskajohtimia, toteutettu 90-asteen kolmeneljännesaaltohybridi tai -suuntakyt-25 kin. Johtimet 5 ja 6 ovat kuvion 1 suoritusmuodossa rinnakkain toisistaan erillään siten, että niiden väliin jää kytkentärako 7. Johdin 5 käsittää kolme osuutta: uloimmat osuudet 5a ja 5b sekä niiden välissä olevan keskiosuuden 5c. Johdin 6 käsittää vastaavasti uloimmat osuudet 6a ja 6b 30 sekä niiden välissä olevan keskiosuuden 6c. Jokaisen joh-dinosuuden 5a-5c ja 6a-6b pituuden on oltava aallonpituuden neljäsosa hybridin keskitaajuudella. Keksinnön mukaisesti johtimien 5 ja 6 välinen etäisyys eli niiden välinen kytkentärako on pienimmillään ja johtimien 5 ja 6 välinen 35 paikallinen kytkentäkerroin suurimmillaan johdinten uloim- 4 86586 pien osuuksien 5a ja 6a sekä vastaavasti 5b ja 6b välillä. Johdinten 5 ja 6 välinen etäisyys on suurimmillaan ja niiden välinen paikallinen kytkentäkerroin pienimmillään johdinten keskiosuuksilla 5c ja 6c. Kuvion 1 tapauksessa kes-5 kiosuudet 5c ja 6c on muodostettu ulompien osuuksien 5a, 5b ja vastaavasti 6a ja 6b määräämästä linjasta ulospäin toisiinsa nähden vastakkaisiin suuntiin suuntautuvista kaa-rimaisista tai U-muotoisista osuuksista 5c ja 6c.

Uloimpien johdinosuuksien päät 6d, 5d, 5e ja 6e muo-10 dostavat vastaavasti hybridien kytkentäportit 1, 2, 3 ja 4. Kun portti 1 muodostaa hybridin sisääntulon ja portti 3 on ns. isoloitu portti, portti 2 muodostaa ns. kytketyn ulostulon, johon sisääntuloporttiin 1 syötetty signaali jaetaan samanvaiheisena, ja portti 4 muodostaa ns. suoran ulostu-15 lon, johon jaettu signaali on 90-asteen vaihesiirrossa sisääntuloportissa 1 ja ulostuloportissa 2 oleviin signaaleihin nähden.

Keksinnön ensisijaisessa suoritusmuodossa uloimpien johdinosuuksien 5a ja 6a ja vastaavasti 5b ja 6b välillä on 20 -7,65 dB ja keskiosuuksien 5c ja 6c ei ole käytännöllisesti katsoen lainkaan kytkentää, jolloin keksinnönmukaisen 90-asteen hybridikytkennän kokonaiskytkentäkerroin sisääntulo-portista 1 ulostuloporttiin 2 ja vastaavasti ulostuloport-tiin 4 on n. -3 dB.

25 Kuviossa 2 on esitetty toinen keksinnönmukainen 90- asteen hybridikytkentä, jossa johtimet 5 ja 6 käsittävät samalla tavoin kuin kuviossa 1 kolme osuutta 5a - 5c sekä 6a - 6c. Johtimien uloimmilla osuuksilla 5a ja 6a sekä 5b ja 6b johtimien toisiinsa päin olevat reunat ovat hammaste-30 tut tai aaltomaiset, niin että johdinten 5 ja 6 uloimmilla osuuksilla niiden välinen kytkentärako 7 on vastaavalla tavalla sahahammasmainen tai aaltoileva. Tämän tarkoituksena on parantaa huonoja isolaatio-ominaisuuksia, jotka ovat tyypillisiä tavanomaisille kytketyillä mikroliuskoilla 35 toteutetuille hybrideille tai suuntakytkimille.

5 86586

Kuviosta 2 voidaan myös havaita, että johdinten 5 ja 6 uloimpien osuuksien päät, eli hybridikytkennän portit, voidaan kytkeä muihin piireihin liuskajohtimilla, jotka ovat johdinten 5 ja 6 kanssa yhtenäisiä jatkeita.

5 Kuviot ja niihin liittyvä selitys on muutoinkin tar koitettu vain havainnollistamaan esillä olevaa keksintöä, yksityiskohdiltaan keksinnönmukainen hybridikytkentä voi vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (7)

1. 6 86586 1. 90-asteen hybridikytkentä, joka käsittää kaksi rinnakkaista, toisistaan erillään olevaa johdinta (5,6), 5 joiden päät (5d,5e,6d,6e) muodostavat hybridikytkennän sisääntulot ja ulostulot ja jotka kumpikin käsittävät kolme sarjaankytkettyä johdinosuutta (5a-5c, 6a-6c), joista jokaisen sähköinen pituus on suurinpiirtein aallonpituuden neljäsosa hybridikytkennän keskitaajuudella, tunnettu 10 siitä, että johdinten (5,6) välinen kytkentä on pienin hybridin keskimmäisellä johdinosuudella (5c,6c).
2. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hybridikytkentä, tunnettu siitä, että johtimien (5,6) keskiosuudella (5c,6c) niiden välillä ei ole kytkentää.
3. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen hybridikytkentä, tunnettu siitä, että johtimien (5,6) uloim-milla osuuksilla (5a,6a ja 5b,6b) niiden välinen kytkentä on n. -7,65 dB, ja että hybridikytkennän kokonaiskytkentä-kerroin on n. -3 dB.
4. 4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen hybridikytkentä, tunnettu siitä, että johdinten (5,6) välinen etäisyys on suurin johdinten keskiosuudella (5c,6c).
5. 5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen hybridikytkentä, tunnettu siitä, että johtimet (5, 6. on toteutettu mikroliuskajohtimilla, koplanaarijohdolla, liuskajohtimilla, korotetuilla mikroliuskajohtimilla, koak-siaalijohdolla tai parijohdolla.
6. 6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen hybridikytkentä, tunnettu siitä, että johtimet on toteutettu mikroliuskoilla (5,6), ja että mikroliuskajohtimien toisiinsa päin olevat reunat ovat hammastetut tai aaltoilevat.
7. 7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen hybridikytkentä, tunnettu siitä, että johtimet (5, 6) ovat keskenään oleellisesti peilikuvamaisesti symmetriset. 7 36586