JP5075210B2 - 高負荷カプラ - Google Patents

Description

本発明は、高負荷カプラ(high-load coupler)に関する。

２つのストリップ線路を基板上に並んで配置する指向性カプラが、ＤＥ１９８３７０２５Ａ１から既知である。既知の指向性カプラは、吸収体の一体的構成が提供されないという不利点を有する。従って、その上に外部吸収体を配置し得るさらなる吸収体接続が、既知の指向性カプラに提供されなければならない。そのような外部吸収体は、一般的には、１つ又はそれよりも多くの抵抗素子で構成され、それらは、それらの部分のために、基板上に配置される。従って、既知のカプラは、２つの初期的に独立した構成部品群が互いに接続されなければならないという不利点を有する。結果的に、相当な構造費用及び製造費用が必要とされ、両側から適合されるべき高価なハウジングが、２つのプリント回路板の結合された組立体のために提供されなければならない。

従って、本発明の目的は、特にその製造に関して単純化された高負荷カプラを提供することである。

この目的は、請求項１に特定されるような本発明に従った高負荷カプラによって達成される。

本発明に従った高負荷カプラは、第一入力ポートと、少なくとも１つの第二入力ポートとを提供する。第一入力ポートは、ストリップ線路を介して出力ポートに接続される。第二入力ポートは、第二ストリップ線路を介して吸収体に接続される。少なくとも１つの第二ストリップ線路は、結合部分と、接続部分とを提供し、接続部分は、吸収体に直接的に接続される。さらに、少なくとも１つのストリップ線路は、トリプレート線路の中央導体として設計される。

本発明に従った高荷重カプラは、第二入力ポートの結合及び吸収体への接続の双方が第二ストリップ線路を通じて実現されるという利点を有する。この第二ストリップ線路は、同時に、トリプレート線路の中央導体である。従って、ストリップ線路が各場合においてその上に配置される２つのプリント回路板の別個の製造、特に、２つのプリント回路板の接触は、必要とされない。その上、トリプレート線路の中央導体は、実質的に１つの平面内に配置される。

従って、全体的に高負荷カプラの簡単な構造が達成される。

本発明に従った高荷重カプラの有利なさらなる開発は、従属項において特定される。

具体的には、第一及び／又は少なくとも１つの第二のストリップ線路を穿孔された構成部品として或いは穿孔され且つ折り曲げられた構成部品として設計することが有利である。この脈絡において、第二ストリップ線路の接続部分は、好ましくは、インピーダンス変成器として使用される。従って、インピーダンス変換器の別個の製造は必要とされず、具体的には、高負荷カプラの個々の構成部品の組立ても容易化される。

さらに、少なくとも２つの吸収体素子から吸収体を構成することが有利である。従って、比較的により低い電力だけのために単一の吸収体素子が設計されなければならない。この脈絡において、吸収体の個々の吸収体素子は、好ましくは、フランジ抵抗器として設計される。

第一及び少なくとも１つの第二のストリップ線路は、好ましくは、高負荷カプラの２つのハウジング半体の間に配置され、２つのハウジング半体は、それぞれ接地導体を形成する。従って、ストリップ線路と共に、２つのハウジング半体は、トリプレート線路を形成する。対応するサージインピーダンス又はこのトリプレート線路のインピーダンスのそれぞれの調整のために、ストリップ線路は、２つのハウジング半体によって形成される中空の空洞内に配置される。

入力信号の不良の事態において吸収体内に発生する熱を除去するために、吸収体は、好ましくは、冷却媒体パイプの熱伝導表面の上に配置される。冷却媒体パイプは、１つのハウジング半体に接続される。この種類の冷却媒体パイプ上の吸収体の配置を通じて、発生する熱の量は、冷却媒体によって簡単な方法で除去され得る。特に、もし冷却回路が接続される増幅器を冷却するために既に設けられているならば、共用される冷却媒体回路が特に簡単な方法で実現され得る。

第一ストリップ線路及び第二ストリップ線路を互いに対して正しい位置に位置付けるために、好ましくは、第一ストリップ線路を第二ストリップ線路に接続する非伝導性の固定素子が設けられる。固定素子は、第一ストリップ線路及び第二ストリップ線路の冷却部分の領域に設けられる。

本発明に従った高負荷カプラの好適な例示的な実施態様が図面中に提示され、以下の記載中により詳細に記載される。

２つの入力ポートを備える高負荷カプラを示す斜視図である。 図１に従った高負荷カプラを示す第二斜視図である。 ５つの入力ポートを備える高負荷カプラを示す第一斜視図である。 １つの出力ポートを備える図３の高負荷カプラの後側を示す斜視図である。

図１は、２つの入力ポート２，３を備える本発明に従った高負荷カプラ１を提示している。高負荷カプラ１は、例えば、第一電力増幅器の接続のための第一入力ポート２と、第二電力増幅器の接続のための第二入力ポート３とを提供する。第一入力ポート２及び第二入力ポート３は、高負荷カプラ１の第一ハウジング半体４の端面に取り付けられている。第一ストリップ線路５又は第二ストリップ線路７のそれぞれが、入力ポート２，３の中央接触部のそれぞれに接続されている。

第一ストリップ線路は、第一入力ポート２の中央接触部を出力ポート６に直接的に接続している。出力ポート６は、例えば、高負荷カプラ１を送信アンテナに接続するために提供される。第二ストリップ線路７は、結合部分９と、後者に接続される接続部分７とを提供する。この脈絡において、結合部分９は、第二入力ポート３に向かって面する第二ストリップ線路の側に配置される。第二ストリップ線路７の結合部分９は、第一ストリップ線路５の結合部分１０と平行に配置されている。結合部分９，１０の領域において、２つのストリップ線路５，７が、互いに平行に延びている。２つのストリップ線路５，７は、結合部分９，１０の領域内で互いから僅かな間隔距離で配置されている。

結合部分９，１０の領域において間隔距離を一定に維持するために、固定素子１１．１乃至１１．３が提供されている。固定素子１１．１乃至１１．３は、第一ストリップ線路５及び第二ストリップ線路７の結合部分９，１０を通じて係合している。固定素子１１．１乃至１１．３は、例えば、ＰＴＥＥで作成される。

第一入力ポート２及び第二入力ポート３は、第一ハウジング半体４に関して１つのレベルに配置されている。結合部分９又は１０のそれぞれの領域において結合部分９，１０の離間配置を可能にするために、結合部分９と第二入力ポート３との間に配置される部分の上の第二ストリップ線路７内に、段部１２が設けられる。

各場合において、ストリップ線路５及び７は、トリプレート線路の中央導体を形成する。２つのストリップ線路５，７の両側に配置される接地線は、ハウジング半体４と、図１中に例証されていない第二ハウジング半体とによってそれぞれ形成されている。第一ハウジング半体４には、この目的のために、凹部１４が設けられている。凹部は、第一ストリップ線路５及び第二ストリップ線路７をそれぞれ収容している。さらに、圧痕１５が、第一ハウジング半体４に設けられている。圧痕１５は、重量節約のために設けられ、好ましくは、第一ハウジング半体４内に深く配置されているので、薄い被覆表面のみが、第一ハウジング半体４の連続的な表面として外側に残っている。

ストリップ線路５，７の収容のための凹部１４の周りには、凹部１４と隣接する圧痕１５との間に、ハウジング半体４の外縁部に向かって、取付け表面１６が設けられている。溝１７が、凹部１４に沿って取付け表面１６内に配置されている。溝１７は、封止スレッドの収容のために設けられている。封止スレッドは、高周波封止スレッドとして設計されている。

冷却媒体パイプ１９が、第一ハウジング半体４の第一入力ポート２及び第二入力ポート３と反対側に配置される端部に構成されている。冷却媒体パイプ１９は、ある領域において平坦化されており、それは接続部分８と対応し、且つ、この領域内に熱伝導表面２０を形成している。吸収体１８が、熱伝導表面２０の上に配置されている。吸収体１８は、好ましくは、提示されている例示的な実施態様では、フランジ抵抗体として設計されており、第一吸収体素子１８．１と第二吸収体素子１８．２とで構成されている。

第一ストリップ線路５の接続部分８は、遠隔端部２１で枝分かれし、第一枝導体２２．１と第二枝導体２２．２とになっている。第一枝導体２２．１は、第一吸収体素子１８．１を接続部分８に接続している。相応して、第二枝導体２２．２も、第二吸収体素子１８．２を接続部分８に接続している。その上、接地導体２３が、接続部分８の遠隔端部２１から枝分かれしている。接地導体２３は、例えば、ネジを用いて、第一ハウジング半体４に接続される。

吸収体素子１８．１及び１８．２のそれぞれの接触のために、枝導体２２．１及び２２．２の一端部は、第一ハウジング半体４を越えて、入力ポート２及び３から離れて面する第一ハウジング半体４の端部でそれぞれ突出している。スペーサ１３が、第一ストリップ線路５及び第二ストリップ線路７の位置を固定するために提供されている。スペーサ１３は、この目的のためにストリップ線路５，７内に設けられているボア孔を通じて、第一ストリップ線路５及び第二ストリップ線路７をそれぞれ貫通している。その上、スペーサ１３は断面変化を提供し、それは２つのハウジング半体の間でストリップ線路５及びストリップ線路７の中心位置を保証する。

提示されている２つの入力ポート２及び３を備える高負荷カプラ１の機能は、以下に簡略に説明される。第一電力増幅器によって生成される入力信号は、第一入力ポート２で接続される。第一入力信号に対して位相ずれされた第二入力信号が、第二入力ポート３に提供される。この脈絡において、第二入力信号は、第一入力信号に対して９０°だけ位相ずれされている。２つの入力ポート２及び３にある両方の電力増幅器が動作しているならば、結合部分９，１０の領域には増幅結合があり、２つの電力増幅器の総電力は、出力ポート６を介して、例えば、送信アンテナに供給される。２つの入力信号の位相位置の結果として、信号の削除が、接続部分８に向かって配置される結合路の端部で起こる。理想的な削除があるならば、吸収体１８によって吸収される電力は、従って、０である。

対照的に、２つの電力増幅の一方が故障するならば、２つの位相ずれされた信号の１つが欠落する。重ね合わせの不存在は、入力信号の電力の一部が、接続部分８内にさらに経路指定されることを意味する。電力のこのさらなる経路指定された部分は、吸収体１８内に吸収される。この脈絡において起こる熱は、冷却媒体パイプ１９の熱伝導表面２０を介して、その中に配置される冷却媒体に相応して供給される。冷却媒体パイプ１９は、好ましくは、冷却媒体回路の構成部品であり、それも接続される電力増幅器を冷却するために提供される。

図１には、２つの入力ポート２及び３を備える高負荷カプラ１が開放状態で示されている。図１中に例証されていない第二の上方のハウジング半体は、例証される下方のハウジング半体４と実質的に鏡像に構成される。具体的には、下方のハウジング半体４の凹部１４と、上方のハウジング半体内の凹部とは、互いに対応する。

既に説明されたように、第一枝導体２２．１及び第二枝導体２２．２の端部は、接触のために第一ハウジング半体４の領域から外向きに通っている。絶縁素子２４．１及び２４．２が、通過の領域に設けられている。絶縁素子２４．１及び２４．２は、それぞれ凹部を備え、枝導体２２．１及び２２．２は、凹部を通じて横方向に通っている。枝導体２２．１及び２２．２のそれぞれの位置は、スペーサ１３に加えて、絶縁素子２４．１及び２４．２によって追加的に固定されている。図１中に例証されていないカバーが、高負荷カプラ１のハウジングから突出する吸収体素子１８．１及び１８．２並びに枝導体２２．１及び２２．２を覆うよう設けられている。カバーは、好ましくは、熱伝導表面２０の上にネジ止めされる。

図１からの本発明に従った高負荷カプラ１の第二の斜視図が、図２に提示されている。結合路の領域内の２つのストリップ線路５，７の平行な通路は、この脈絡において再度明白である。結合路の長さは、好ましくは、λ／４であり、既述の９０°だけの入力信号の位相ずれは、そこから導き出される。

図２では、第二ストリップ線路７の接続部分８が、線路変成器(line transformer)を形成することも明瞭に明らかである。この目的のために、接続部分８は、所謂「テーパー線路」として設計される。変成(transformation)は、インピーダンス整合のために使用される。２つの吸収体素子１８．１及び１８．２は、例えば、２５オームのインピーダンスをもたらし得る。接続部分８の線路変成を通じて、これらの２５オームの２つの吸収体素子１８．１及び１８．２は、入力ポート２又は３のそれぞれの接続インピーダンス５０オームに整合される。もしより大きい適応が必要とされるならば、接続部分８の領域におけるストリップ線路７の幅の多段修正が必要であり得る。図２には、２つの段を通じたインピーダンスの整合が例証されている。

図３は、第一の観点における本発明に従った高負荷カプラ１’の第二実施例を示している。第一入力ポート２’及び第二入力ポート３’に加えて、３つのさらなる入力ポート３０、３１、及び、３２が設けられている。さらなる入力ポート３０、３１、及び、３２は、下方のハウジング半体の同じ端面に設けられており、その端面の上には、第一入力ポート２’及び第二入力ポート３’も配置されている。図１の例示的な実施態様と対照的に、第一入力ポート２’から離れる方向に面するその端部で、第一ストリップ線路５’は、出力ポート６’まで直接的に通っていない。逆に、第二結合路２８が、第二ストリップ線路７と共に第一結合路２７に従う。

第二結合路２８の領域において、第一入力ポート２’及び第二入力ポート３’の２つの入力信号の総信号は、第三入力ポート３０のさらなる入力信号と結合される。

従って、第二結合路２８の領域において、第一ストリップ線路５’は、第三ストリップ線路３３と平行に走っている。第三ストリップ線路３３は、第三入力ポート３０の中央接触部から第二吸収体３４に通っている。１つの電力増幅器の故障の場合に吸収されるべき比較的高い電力の故に、ここでは、全部で３つの吸収体素子３４．１乃至３４．３が設けられている。３つの吸収体素子３４．１乃至３４．３は、共に第二吸収体３４を形成している。５つの入力ポートを備えて提示されている例示的な実施態様において、熱伝導表面２０は、下方ハウジング半体４’の全長に亘って延びている。２つの入力ポート２’及び３’のみを備える高負荷カプラ１の簡単な例示的な実施態様の場合における第二ストリップ線路２に関して既に説明されたように、第三ストリップ線路３３のために接続部分３５も設けられている。

線路変成器としても形成される第三ストリップ線路３の接続部分３５は、第二結合路２８から離れる方向に面するその端部３６で、３つのさらなるストリップ線路３７．１乃至３７．３及びさらなる接地導体３８に枝分かれしている。３つのさらなるストリップ線路３７．１乃至３７．３は、第三ストリップ線路３３の遠隔端部３８で、第二吸収体の吸収体素子３４．１乃至３４．３を接続部分３５にそれぞれ接続している。さらなる接地導体３８は、ネジ接続によって、既述の方法で下方ハウジング半体４’に接続されている。

図１の例示的な実施態様に関して既述されたように、第一ストリップ線路５’及び第二ストリップ線路７’は、さらに、第三ストリップ線路’３も、具体的には、好ましくは、一体物で、穿孔された部分或いは穿孔され且つ折り曲げられた部分として設計されている。この脈絡において、第一ストリップ線路５’が、純粋な穿孔部分として設計されるならば特に好ましい。その場合には、第一ストリップ線路５’は、１つの平面に延びる。第二ストリップ線路７’の場合に必要とされる如何なる高さのオフセットも、既述の段１２によって達成される。対応する方法で、そのような段３９も、第三入力ポート３０と第二結合路２８との間で第三ストリップ線路３３に設けられる。ハウジング半体の間の中心位置を達成するために、第二結合路２８を越えて、さらなる段が第三ストリップ線路３３に設けられ得る。

第一ストリップ線路５及び第三ストリップ線路３３も、さらなる固定素子１１．４乃至１１．７を介して第二結合路２８の領域において互いに接続される。

第四入力ポート３１及び第五入力ポート３２にそれぞれ接続される第四及び第五の電力増幅器の電力のさらなる結合のために、第四入力ポート３１及び第五入力ポート３２のそれぞれの入力信号は、初期的に互いに結合される。この目的のために、第四入力ポート３１は、第四ストリップ線路４０に接続されている。対照的に、第五入力ポート３２は、第五ストリップ線路４１に接続されている。２つの入力ポートのみを備える単純な高負荷カプラの場合におけるように、ストリップ線路４０，４１のそれぞれは、初期的に、第三結合部分４２の領域に互いに平行に延びている。第五ストリップ線路４１は、接続部分４３を提供し、第三結合路４２から離れる方向に面するその端部４４は、第五ストリップ線路４１の第一枝導体４５．１及び第二枝導体４５．２に枝分かれしている。接続部分４３並びに枝導体４５．１及び４５．２を介して、第五入力ポート３２は、第六吸収体素子４６．１及び第七吸収体素子４６．２に接続されている。２つの吸収体素子４６．１及び４６．２は、共に第三吸収体４６を形成している。第三吸収体４６も、熱伝導表面２０の上に配置されている。

第二ストリップ線路７’、第三ストリップ線路３３、及び、第五ストリップ線路４１と同様に、第四ストリップ線路４０は、第四入力ポート３１から離れる方向に面する第三結合路４２の側で、接続部分４７に合流している。しかしながら、他のストリップ線路からの区別の目的で、第四ストリップ線路４０の接続部分４７は、線路変成器と一緒に追加的な結合部分４９を提供する。追加的な結合部分４９は、第一ストリップ線路５’の第三結合部分５０と平行に配置されている。

第一ストリップ線路の第三結合部分５０及び追加的な結合部分４９は、再度、互いに平行に配置され、４つのさらなる固定素子１１．８乃至１１．１１によって、それらの間隔距離及びそれらの位置に関して固定される。

第二入力ポート３’に接続される電力増幅器の電力が、第一入力ポート２’の入力信号へのその第一結合部分１０で第一ストリップ線路５’に合計され、第三入力ポート３０に接続される電力増幅器の電力が、第二結合路２８の領域において第一ストリップ線路５’のさらなる進路において補足された後、第四入力ポート３１及び第五入力ポート３２に接続される２つの電力増幅器の電力の合計は、今や、第四結合路４８の領域で結合される。

第一入力ポートから離れる方向に面する第一ストリップ線路５’の端部が、第一ストリップ線路５’を、図３中では見えない出力ポート６’に接続する。

第四入力ポート３１から離れる方向に面する追加的な結合部分４９の端部で、変成器部分５２が接続されている。変成器部分５２は、追加的な結合部分４９から離れる方向に面するその端部で、第五ストリップ線路４１の５つのさらなる枝導体５３．１乃至５３．５及び第四接地導体５６にさらに枝分かれしている。第二乃至第四ストリップ線路５、７、及び、５０の全ての他の枝導体と同様に、５つのさらなる枝導体５３．１乃至５３．５は、入力ポートと反対側に配置される端部で、高負荷カプラのハウジングから導き出される。さらなる枝導体５３．１乃至５３．５のそれぞれは、そこで、吸収体素子５６．１乃至５６．５にもそれぞれ接続されている。５つの吸収体素子５６．１乃至５６．５は、共に第四吸収体５６を形成している。

各場合において吸収体を形成する吸収体素子の数は、増幅器故障の事態に吸収されるべき電力に従って決定される。第四入力ポート３１に接続される電力増幅器の故障の事態には、既に実施された他の４つの増幅器の電力の結合の故に、相応して高い総電力が吸収されなければならないので、提示される例示的な実施態様中の第五吸収体５６は、従って、５つの吸収体素子５６．１乃至５６．５を既に含む。この脈絡において、使用される全ての吸収体素子は、同一の方法で構成され且つ同一の負荷容量をもたらすことが推定される。

図４には、図３の高負荷カプラの第二斜視図が提示されている。第一ハウジング半体４’の上に出力ポート６が設けられるのは明らかである。例えば、送信アンテナへの高負荷カプラ１’の接続のために、出力接続部６が設けられる。

流体排出タップ５９が、冷却媒体パイプ１９’内に配置されている。提示される例示的な実施態様において、冷却媒体パイプ１９’は、集合パイプとして設計されている。集合パイプは、例えば、５つのコネクタパイプ６０乃至６４を介して、接続された電力増幅器の冷却回路に接続されている。電力増幅器から戻る冷却媒体は、コネクタパイプ６０乃至６４を介して冷却媒体パイプ１９’に供給され、フィードバックパイプ６５を介して組み合わせで除去される。フィードバックパイプ６５は、加熱された冷却媒体を案内して冷却器に戻す。

冷却媒体パイプ１９の１つの端面に、空気解放装置６６が設けられる。冷却媒体回路は、空気解放装置６６を用いて自動的に脱気され得る。

本発明は、提示される例示的な実施態様に限定されない。具体的には、他の数の入力又は出力ポートが考えられ、例証される実施例の個々の機能は互いに組み合わせられ得る。

Claims (8)

1. 第一ストリップ線路を介して出力ポートに接続される第一入力ポートを備え、
   少なくとも１つの第二ストリップ線路を介して吸収体に接続される少なくとも１つの第二入力ポートを備え、前記少なくとも１つの第二ストリップ線路は、結合部分と、接続部分とを提供する、
   高負荷カプラであって、
   前記少なくとも１つの第二入力ポートは、前記少なくとも１つの第二ストリップ線路を介して前記吸収体に直接的に接続され、
   前記第一ストリップ線路及び前記少なくとも１つの第二ストリップ線路は、トリプレート線路の中央伝導体として設計され、
   当該高負荷カプラの第一ハウジング半体と第二ハウジング半体とが前記トリプレート線路の接地導体を形成し、
   前記吸収体は、冷却媒体パイプの熱伝導表面の上に配置され、前記冷却媒体パイプは、前記第一ハウジング半体に接続されることを特徴とする、
   高負荷カプラ。
2. 前記第一ストリップ線路及び／又は前記少なくとも１つの第二ストリップ線路は、穿孔される部分又は穿孔され且つ折り曲げられる部分として製造されることを特徴とする、請求項１に記載の高負荷カプラ。
3. 前記吸収体は、１つ又はそれよりも多くの吸収体素子を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の高負荷カプラ。
4. 前記結合部分から離れる方向に面する前記接続部分の端部は、枝伝導体によって、各場合において、吸収体素子にそれぞれ接続されることを特徴とする、請求項３に記載の高負荷カプラ。
5. 前記吸収体は、１つ又はそれよりも多くの抵抗器を提供することを特徴とする、請求項１乃至４のうちのいずれか１項に記載の高負荷カプラ。
6. 前記接続部分は、線路変成器として形成されることを特徴とする、請求項１乃至５のうちのいずれか１項に記載の高負荷カプラ。
7. 前記ストリップ線路は、２つのハウジング半体から形成される中空の空洞内に配置され、前記ハウジング半体は、各場合において、接地伝導体を形成することを特徴とする、請求項１乃至６のうちのいずれか１項に記載の高負荷カプラ。
8. 前記第一ストリップ線路は、非伝導性の固定素子によって前記第二ストリップ線路に接続され、前記固定素子は、前記結合部分の領域において互いに対する前記２つのストリップ線路の位置を決定することを特徴とする、請求項１乃至７のうちのいずれか１項に記載の高負荷カプラ。

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