NL7810942A - Ondersteunde microstriplijn voor de propagatie van een oneven golfmodus. - Google Patents

Description

I \ΐϊ"" PHN 9272 N.V. PHILIPS'GLOEILAMPENFABRIEKEN te Eindhoven,

Ondersteunde microstriplijn voor de propagatie van een oneven golfmodus.

De uitvinding heeft betrekking op een ondersteunde microstriplijn bevattende twee evenwijdige metaal-vlakken, een evenwijdig daartussen aangebrachte drager en een op een eerste oppervlak van de drager aangebrachte 5 eerste stripvormige geleider.

Een dergelijke ondersteunde microstriplijn is bekend uit het artikel van Dr. H.E. Brenner, Use a computer to design suspended-substrate ICs, Microwaves,

Sept. 1968, pp. 38-46. Met onder meer microstriplijnen ^ worden microgolfschakelingen tot stand gebracht zoals filters, verzwakkers, T-kruisingen, mixers, circulatoren etc.—voo-r-onder - andere radar- en communicatietoepassingen.

Een dergelijke microgolfschakeling bevindt —zich veelal in een geheel gesloten geleidende doos. Deze 15 .....................“ doos doet dienst als een terugweg voor de stromen in de schakeling; zij schermt de schakeling af voor straling van buiten en zij voorkomt straling van de microgolfschakeling naar buiten. De geleidende doos vormt een stuk "golfpijp" dat aan beide zijden is kortgesloten. De breedte van deze 20 "golfpijp" wordt zodanig gekozen dat er zich bij de werk- frequentie van de microgolfschakeling geen modus in kan voortplanten. Dit betekent dat de "golfpijp" vrij smal dient te zijn. Voor een microgolfschakeling van doorsnee omvang dient de schakeling derhalve in een aantal aparte, 2 "5 geleidende dozen te worden ondergebracht. Bij hogere frequenties is deze oplossing bovendien lastig uitvoerbaar.

Om aan deze bezwaren tegemoet te komen is reeds voorgesteld om een brede "golfpijp" te benutten welke - ter demping van de dan optredende modi - voorzien 78 1 0 9 42 ' - 2 - PHN 9272______________ is van dempingslagen. Het nadeel hiervan is dat er aanzienlijke verliezen mee gepaard gaan.

De uitvinding beoogt een ondersteunde micro- striplijn van de in de aanhef genoemde soort te verschaf- j 5 fen waarbij aan de genoemde bezwaren tegemoet wordt gekomen en op eenvoudige wijze de excitatie en voortplanting van ongewenste modi wordt voorkomen.

De onderstaande microstriplijn overeenkom- i j stig de uitvinding is daardoor gekenmerkt dat op het eerste 10 oppervlak van de drager een tweede stripvormige geleider is aangebracht welke evenwijdig aan en op korte afstand van de eerste is aangebracht en met de eerste is gekoppeld en dat tussen de geleiders een symmetrische voedingsbron is aangesloten voor het opwekken van een golfverschijnsel 15 in uitsluitend oneven modus en dat tussen de geleiders een symmetrische belasting is aangesloten.

Te deze plaatse zij opgemerkt, dat het op zich bekend is om een microstriplijn te koppelen met een andere microstriplijn teneinde bijvoorbeeld een filter of 2Ö een richtkoppeling tot stand te brengen." Essentieel daar bij is echter dat zowel een even als een oneven modus ........golfverschijnsel optreedt.

De eerste en de tweede stripvormige geleider bezitten bij excitatie in een oneven modus een even 25 grote maar in polariteit tegengestelde potentiaal en er vloeien gelijke stromen in tegengestelde richting door de geleiders. Het elektrische veld is oneven symmetrisch ten opzichte van een middelloodvlak van de geleiders en het veld bevindt zich in hoofdzaak in de nabijheid van de ge-30 leiders. Het elektrische veld in de omgeving van de wand van de "golfpijp” is daarentegen klein.

De uitvinding berust op het inzicht dat bij excitatie van de beide geleiders in een oneven modus de daarmee gepaard gaande stromen in de metaalvlakken gering 35 zijn en de "golfpijp" niet geëxciteerd zal worden. De "golfpijp" kan derhalve overmaats worden gemaakt. _______Een verder voordeel is dat het impedantie-__ 78 1 0 9 42 '· Jr-' *·._ ·' Λ··.

ϊ V

·,: - 3 - ΡΗΝ 9272 . _;_____ bereik van de ondersteunde microstriplijn overeenkomstig de uitvinding groter is dein bij ondersteunde microstrip-, , .een lijn met een geleider eryTEM golfverschijnsel.

!

De^ ondersteunde microstripli jn overeenkomstig 5 de uitvinding heeft verder het voordeel dat vergeleken met andere planaire golfgeleiders zoals de spleetlijn en de coplanaire golfgeleider geen resonanties kunnen optreden door de grote metaaloppervlakken welke bij die configuraties op de drager aanwezig zijn.

10 Met een stuk golfgeleider kan een reactief element met in principe elke mogelijke waarde worden gerealiseerd: afhankelijk van de golflengte en de aard van de afsluiting (open/kortgesloten) heeft het element een inductief of een capacitief karakter. Om microgolfschake-15 lingen tot stand te brengen maakt men onder meer gebruik van zulke stukken golfgeleider. Met de ondersteunde microstripli jn overeenkomstig de uitvinding zijn dienovereenkomstig microgolfschakelingen geconcipiëerd zoals een balansring, een filter, een verzwakker, een T-kruising, 20 een mixer, een circulator, etc.'

Asymmetriën in een ondersteunde microgolflijn __________ . of de microgolfschakeling welke ermee gerealiseerd is kunnen er de oorzaak van zijn dat even modi worden aangestoten.

De met even modi gepaard gaande stromen in de beide metaal-25 vlakken zijn - anders dan bij de oneven modus - aanzienlijk omdat ze elkaar versterken. Dit biedt de mogelijkheid om even modi te dempen door overeenkomstig de uitvinding de metaalvlakken samen te stellen uit geleidend en resistief materiaal.

30 Microgolfschakelingen welke in de oneven- modus ondersteunde microstriplijntechniek zijn gerealiseerd bezitten als gemeenschappelijk kenmerk een hoge mate van symmetrie ten einde het exciteren van even modi te voorkomen.

35 Bij een bocht in ondersteunde microstrip- lijnen zijn, om de electrische lengte van de beide geleiders gelijk Jfce houden overeenkomstig de uitvinding, .de_______ 78 1 0 9 42 - h - PHN 9272 ____________________ t eerste en de tweede geleider onderbroken door een spleet ' in de richting van de bisectrice van de afbuigingshoek en zijn de eerste geleiders kruiselings verbonden met de : tweede geleiders. I' 5 Bij ondersteunde microstriplijn is het moge lijk om ook het tweede oppervlak van de diëlektrische drager te benutten voor het aanbrengen van een gol^eleider-structuur. T-kruisingen, zoals een serie-T, een shunt-T of een "Magic-T" zijn op deze wijze tot stand gebracht.

10 Het voordeel van deze microgolfcomponenten in een uitvoe ring overeenkomstig de uitvinding is dat door beide oppervlakken te benutten een zeer goede symmetrie en een compacte bouwwijze is verkregen.

De uitvinding zal aan de hand van de in de 15 figuren weergegeven uitvoeringsvoorbeelden nader worden toegelicht, waarbij dezelfde of overeenkomstige delen in de verschillende figuren met dezelfde verwijzingstekens zijn aangeduid.

Hierbij toont Fig. 1 een dwarsdoorsnede van 20 een uitvoeringsvoorbeeld van een bekende ondërsteunde microstriplijn, toont Fig. 2 een dwarsdoorsnede van een uitvoeringsvoorbeeld van een ondersteunde microstriplijn volgens de uitvinding, 25 toont Fig. 3 een bovenaanzicht van een ge deelte van een metaalvlak voor toepassing in het uitvoeringsvoorbeeld volgens figuur 2 dat overeenkomstig de uitvinding is samengesteld uit geleidende vierkanten welke door resistieve sporen zijn verbonden, 30 toont Fig. k een bovenaanzicht van een sig- naalomzetter voor toepassing in het uitvoeringsvoorbeeld volgens figuur 2 overeenkomstig de uitvinding, toont Fig. 5 een bovenaanzicht van een uitvoeringsvoorbeeld van een bocht in een ondersteunde micro-35 striplijn volgens de uitvinding, toont Fig. 6 een bovenaanzicht van een ver-der uitvoeringsvoorbeeld van een bocht in een ondersteunde.

78 1 0 9 42

ί V

-5 - ΡΗΝ 9272___. . ________; microstriplijn volgens de uitvinding, toont Fig. 7 een bovenaanzicht van een uit-· voeringsvoorbeeld van een kruising van twee ondersteunde ' microstriplijnen overeenkomstig de uitvinding, ! 5 toont Fig. 8a een schematisch bovenaanzicht van een uitvoeringsvoorbeeld van een serie-T kruising overeenkomstig de uitvinding, en toont Fig. 8b een dwarsdoorsnede,volgens VIII B - VIII B weergegeven in figuur 8a, van de T-kruising 10 overeenkomstig de uitvinding, en toont Fig. 8c een schematisch bovenaanzicht van een uitvoeringsvoorbeeld van een gebalanceerde serie-T kruising overeenkomstig de uitvinding, toont Fig. 9a een schematisch bovenaanzicht 15 van een uitvoeringsvoorbeeld van een shunt-T kruising overeenkomstig de uitvinding, en toont Fig. 9b een dwarsdoorsnede, volgens IX B - IX B weergegeven in figuur 9a» van het verdere uitvoeringsvoorbeeld van de T-kruising volgens de uitvinding, 20 en " ~ toont Fig. 9c een schematisch bovenaanzicht van een uitvoeringsvoorbeeld van een gebalanceerde shunt-T kruising overeenkomstig de uitvinding, toont Fig. 10 een schematisch bovenaanzicht 25 van een uitvoeringsvoorbeeld van een "Magic-T" kruising volgens de uitvinding, toont Fig. 11 een bovenaanzicht van een uitvoeringsvoorbeeld van een circulator overeenkomstig de uitvinding, 30 toont Fig,·'12a een bovenaanzicht van een verder uitvoeringsvoorbeeld van een belastingsimpedantie voor een ondersteunde microstriplijn overeenkomstig de uitvinding, en toont Fig, 12b een dwarsdoorsnede volgens 35 XII B - XII B in figuur 12a, van het verdere uitvoerings voorbeeld van de belastingsimpedantie volgens de uitvinding, _____________toont Fig. 13a een bovenaanzicht van.ean---- 78 1 09 42 - 6 - PHN 9272_______________________________________________________ uitvoeringsvoorbeeld van een kortsluiting voor een ondersteunde microstriplijn overeenkomstig de uitvinding, en toont Fig. 13b een dwarsdoorsnede, volgens XIII B - XIII B in figuur 13a» van het uitvoeringsvoor- 5 beeld van de kortsluiting overeenkomstig de uitvinding, toont Fig. 14a een bovenaanzicht van een verder uitvoeringsvoorbeeld van een kortsluiting voor een ondersteunde microstriplijn overeenkomstig de uitvinding, en 10 toont Fig. 14b een dwarsdoorsnede, volgens XIV B - XIV B in figuur 14a, van het verdere uitvoeringsvoorbeeld van een kortsluiting volgens de uitvinding.

De in figuur 1 weergegeven bekende ondersteunde microstriplijn bevat een evenwijdig aan een metaal-15 vlak 1 en metaalvlak 2 aangebrachte diëlektrische drager 3 voor een stripvormige geleider 4. Deze ondersteunde microstriplijn wordt in een TEM modus bedreven. De metaal-vlakken 1 en 2 maken deel uit van een geleidende doos welke drager 3 en de daarop aangebrachte geleider 4 geheel 20 omvat. Een ondersteunde microstriplijn heeft enkele voor delen ten opzichte van de microstriplijnconfiguratie welke bestaat uit een stripvormige geleider welke is aangebracht op een drager welke aan de andere zijde is voorzien van een metaalvlak. Een eerste voordeel is dat inhomogeniteiten in 25 de diëlectrische drager bij ondersteunde microstrip een veel geringere verstoring teweegbrengen daar het diëlectri-cum voornamelijk lucht is. Een tweede voordeel is dat 50 Ohm impedantie met redelijk brede geleiders te verwezenlijken zijn waardoor de photolithografische eisen welke 30 aan de vervaardiging gesteld worden geringer zijn. Boven dien zijn de geleiderverliezen kleiner hetgeen vooral met het oog op toepassingen in het mm-golfgebied belangrijk is. Een derde voordeel is dat de drager bij een ondersteunde microstriplijn aan beide zijden kan worden benut voor het 35 aanbrengen van microgolfschakelingen.

De geleidende doos waarin zich de microstripli jn en de met onder meer microstriplijnen tot stand 78 1 0 9 42 -7 - r \* PHN 9272 ___ :____________ gebrachte microgolfschakelingen bevinden vormt een golf-geleiderstructuur in de vorm van een golfpijp. De breedte van deze pijp wordt zo gekozen dat er zich geen golfmodi in kunnen vaortplanten. Dit betekent dat de breedte b van J 5 de pijp vrij gering moet zijn. Een nadeel is dat zelfs een microgolfschakeling van doorsnee omvang in een aantal aparte metalen dozen ondergebracht dient te worden hetgeen duur en voor hogere frequenties bovendien lastig uitvoer- baar is.

10 Figuur 2 toont een doorsnede van een onder steunde microstriplijn overeenkomstig de uitvinding. Op de diëlectrische drager 3 is een mét de eerste geleider 4 evenwijdige tweede geleider 5 aangebracht. De geleiders 4 en 5 zijn electromagnetisch gekoppeld met elkaar omdat de 15 afstand s tussen de eerste geleider 4 (veel) kleiner is dan de breedte w van de beide geleiders 4 en 5·

Met ondersteunde microstriplijn overeenkomstig de uitvinding kan een groot impedantiebereik worden bestreken. Een lage karakteristieke impedantie kan door 20 brede geleiders (w groot) op geringe afstand s van elkaar worden gerealiseerd welke eventueel nog verder te verlagen is door hetzij een metalen overkapping van het geleider-paar hetzij een metalen vlak op de andere zijde van de drager. Een hoge karakteristieke impedantie wordt bereikt 25 door smalle geleiders (w klein) op relatief grote afstand s van elkaar te nemen. De geleiders 4 en 5 worden in een oneven golfmodus geëxciteerd en bedreven. Dit houdt in dat de beide geleiders een evèn grote maar in polariteit tegengestelde potentiaal hebben en dat gelijke stromen in 30 tegengestelde richting door de beide geleiders vloeien.

Het electrische veld is oneven symmetrisch ten opzichte van een middelloodvlak van de beide geleiders 4 en 5· Het electrische veld bevindt zich in hoofdzaak tussen de beide geleiders 4 en 5· In de nabijheid van de geleidende doos 35 en derhalve op enige afstand van de geleiders is het resul terende veld ten gevolge van de even grote maar in polariteit tegengestelde potentialen zeer klein, De met^ de_ oneven 78 1 0 9 42 - 8 - PHN 9272__________________________________________ golfmodus gepaard gaande stromen in de metaalvlakken 1 en 2 zijn derhalve gering. Een belangrijk voordeel van excitatie met een oneven golfmodus is dat de "golfpijp” nauwelijks geëxciteerd wordt en derhalve overmaats gemaakt kan j 5 worden. Bij experimenten is bijvoorbeeld gebleken dat resonanties welke optraden bij even modus excitatie van een microgolfschakeling welke was ondergebracht in een "golfpijp" welke 5 maal overmaats was niet optraden bij oneven-modus excitatie.

10 Een verder voordeel van de zwakke wand- stromen in de metaalvlakken 1 en 2 is dat experimenten met microgolfschakelingen uitgevoerd kunnen worden met afgenomen metaalvlak 1 of 2.

De ondersteunde microstriplijn heeft verder 15 het voordeel dat vergeleken met andere planaire golfgelei- ders zoals de spleetlijn en de coplanaire golfgeleider geen resonanties kunnen optreden ten gevolge van de grote metaaloppervlakken welke bij die configuraties aanwezig zijn op de drager en mede dienst doen als geleider. De 20 ondersteunde microstriplijn volgens de uitvinding zal kortheidshalve verder als SOM-lijn (Suspended Odd-mode Microstrip) worden aangeduid.

Om te voorkomen dat bij excitatie met een oneven modus even modi worden aangestoten is het nodig de 25 geleiders en de microgolfschakelingen welke ermee tot stand gebracht worden symmetrisch te ontwerpen. Ten gevolge van onder andere fabricagetoleranties is dit echter niet altijd te verwezenlijken. Inherent aan de excitatie van een even modus is echter dat dit gepaard gaat met wandstromen in de 30 metaalvlakken 1 en 2. Door deze metaalvlakken 1 en 2 samen te stellen uit geleidend materiaal en resistief materiaal kunnen deze stromen en daarmede de even golfmodi gedempt worden. In figuur 3 is een uitvoeringsvorm van een metaalvlak 1 of 2 weergegeven, waarbij het metaalvlak is opge-35 bouwd uit geleidende vierkante delen 6 welke verbonden zijn met elkaar kruisende sporen 7 van een materiaal met een slecht electrisch geleidingsvermogen.____________________________________________________________ 78 1 0 9 42

* V

- 9 - PHN 9272_____________________

Wordt een golf gezonden in een stuk golfge-leider dat aan het eind© kortgesloten is, dan wordt de golf aan dat einde gereflecteerd. Hij komt bij de ingang terug met een faseverschil ten opzichte van de ingaande golf, 5 dat afhankelijk is van <le lengte van het'stuk golfgeleider.

Ook andere discontinuïteiten dan een kortsluiting veroorzaken een reflectie. Een dergelijk stuk golfgeleider kan zich als een reactief element gedragen; het heeft, afhankelijk van de golflengte en van de aard van de afsluiting 10 een inductief, reëel of een capacitief karakter. Om micro golf schakelingen tot stand te brengen maakt men onder meer van zulke stukken golfgeleider gebruik; deze kunnen dwars op een doorgaande gol%eleider worden aangebracht. Met de ondersteunde microstriplijn kunnen talloze microgolfscha-15 kelingen worden geconcipieerd. Deze componenten worden ge kenmerkt door de hoge mate van symmetrie welke het ontwerp bezit zulks ter voorkóming vein excitatie van ongewenste golfmodi.

In figuur 4 is een uitvoeringsvoorbeeld van 20 een signaalomzetter in ondersteunde microstriplijn weerge geven. De signaalomzetter maakt deel uit van een symmetrische voedingsbron voor het opwekken van een golfverschijnsel in uitsluitend oneven modus. De signaalomzetter bevat een microstriplijn welke gevormd wordt door een op een 25 eerste oppervlak van de drager 3 aangebrachte stripvormige geleider 63 en een op een tweede oppervlak aangebrachte geleidende vlak 66. De geleiderstructuren welke op het eerste oppervlak zijn aangebracht zijn in de figuur met getrokken lijnen weergegeven en die op het tweede opper-30 vlak zijn weergegeven met gestippelde lijnen. De micro striplijn 63 is afgesloten met een breedbandige impedantie in de vorm van een waaiervormige geleider 64 ter lengte van λ /4. Op de microstriplijn 63 kan een asymmetrische voedingsbron worden aangesloten. Met de microstriplijn 63 35 is een spleettransmissielijn 65 gekoppeld welke gevormd wordt door een spleet in het geleidend vlak 66. De spleet-transmissielijn 65 is aan begin en uiteinde afgesloten.met.

78 1 09 42 - 10- PHN 9272____________________ een zeer hoge afsluitimpedantie welke gevormd worden door schijfvormige uitsparingen 67 respectievelijk 68 in het geleidende vlak 66. Indien op microstriplijn 63 een TEM-golf propageert dan zal op de spleettransmissielijn 651 5 een quasi TEM-golf geëxciteerd worden. De spleettransmis- sielijn 65 is gekoppeld met de op het eerste oppervlak aangebrachte ringvormige verbindingsgeleider 69 tussen een eerste uiteinde en een tweede uiteinde van de geleiders 4 j respectievelijk 5 van de SOM-lijn. De koppeling tussen de : 10 spleettransmissielijn 65 en de verbindingsgeleider 68 functioneert als een electromagnetische serie-T kruising waarbij in de dwarstak van de "T" (deel van verbindingsgeleider 69) even grote maar tegengestelde velden worden opgewekt op een punt hetwelk symmetrisch is gelegen ten 15 opzichte van de beide uiteinden van de SOM-lijn waardoor een golfverschijnsel in een uitsluitend oneven modus wordt opgewekt in de SOM-lijn. De lengte van de verbindingsgeleider 68 is bij voorkeur λ /2. De microgolfschakeling volgens Fig. 4 is reciprook en kan in die vorm gebruikt 20 worden om een asymmetrische belasting symmetrisch aan te sluiten op de SOM-lijn.

In figuur 5 is een uitvoeringsvorm van een bocht in ondersteunde microstriplijn weergegeven. De bocht bezit een vaste radiusj de afbuigingshoek is o< . De beide 25 geleiders 4 en 5 zijn onderbroken door een spleet 60 in de richting van de bisectrice van in geleiders 4 en 4' respectievelijk 5 en 5' en de geleiders 5 en 5' zijn onderling verbonden door een geleidende strip 61 welke op de drager 3 is aangebracht en de geleiders 4 en 4' zijn onder-30 ling verbonden door een draad 62 welke strip 61 kruist.

In figuur 6 is een verdere uitvoeringsvorm van een bocht in ondersteunde microstriplijn weergegeven. Het voordeel van de beide uitvoeringsvormen van een bocht is dat de afstand die door het golfverschijnsel op gelei-35 der 4 en 5 bij de richtingsafbuiging wordt afgelegd voor beide geleiders dezelfde is waardoor fase-afwijkingen tus-sen de electrische verschijnselen op de geleiders.....4 en 5__ 78 1 0 9 42 - η - ΡΗΝ 9272________________-__ voorkomen worden. !

In figuur 7 is een uitvoeringsvorm van een kruising weergegeven van een eerste ondersteunde micro-striplijn waarvan de geleiders 4 en 5 deel uitmaken en 5 een tweede ondersteunde microstriplijn welke de geleiders 8 en 9 bevat. De geleiders van de SOM-lijnen 4-5 en 8-9 zijn in de nabijheid van de kruising versmald en hun onderlinge afstand is verkleind voor het gelijkhouden van de karakteristieke impedantie ven de SOM-lijnen. De SOM-lijn 10 4-5 is bovendien onderbroken over een lengte welke ten minste gelijk is aan de breedte van de SOM-lijn 8-9 ter plaatse van de kruising. De geleiders 4 en 5 ter weerszijde van de kruising zijn elk door een draad 62 met elkaar verbonden. Het voordeel vein deze uitvoeringsvorm is 15 dat het interactiegebied van de beide geleidersparen zeer klein is waardoor een goede ontkoppeling wordt verkregen.

Doordat de microstriplijn in ondersteunde vorm is uitgevoerd is het mogelijk om het tweede oppervlak van de diëlectrische drager 3 eveneens te benutten voor 20 het aanbrengen van golfgeleiderstructuren. Deze mogelijk heid is benut in enkele uitvoeringsvormen van een T-kruising. Een T-kruising wordt onder andere toegepast als vermogensdeler en in brugschakelingen. In de in figuren 8, 9 en 10 weergegeven uitvoeringsvormen van der-25 gelijke T-kruisingen zijn de geleiders welke op het eerste oppervlak van de diëlectrische drager 3 zijn aangebracht symbolisch weergegeven als getrokken lijnen. De geleiders welke zich op het tweede oppervlak bevinden zijn gestippeld weergegeven. Ook de onderlinge afstand s tussen de 30 geleiders is niet op schaal weergegeven.

In figuur 8a is een serie-T kruising weergegeven. Op het eerste oppervlak van drager 3 is °P een eerste aansluitklem 10 en een tweede aansluitkem 11 een eerste geleiderpaar 12, 13 aangesloten en op een derde 35 aansluitklem 14 en een vierde aansluitklem 15 is een tweede geleiderpaar 16, 17 aangesloten. De eerste, tweede, “derde en vierde aansluitklem vormen de hoekpunten van een_ = 78 1 0 9 42 -12- _ΡΗΝ_9272______________________________________________ denkbeeldige rechthoek. Het eerste en het tweede geleider-paar zijn in eikaars verlengde gelegen. Een derde geleider-paar 18, 19 is aangesloten op de tweede aansluitklem 11 en de vierde aansluitklem 15 en vormt een rechte hoek met het; 5 eerste en het tweede geleiderpaar. Een vierde geleiderpaar 22, 23 bevindt zich op het tweede oppervlak van de drager 3 tegenover en evenwijdig aan het derde geleiderpaar 18, 19 zoals in de doorsnede VIII B - VIII B in figuur 8b is weergegeven. Het vierde geleiderpaar is met een eerste 10 uiteinde verbonden met een zesde aansluitklem 2b en een vijfde aansluitklem 20. Het vierde geleiderpaar 22, 23 heeft een lengte van een kwart golflengte bij de gebruikte frequentie. Het tweede uiteinde van het vierde geleiderpaar 22, 23 is verbonden (bijvoorbeeld door een gat in de 15 drager 3) met het derde geleiderpaar 18, 19· De zesde aan sluitklem 2k is met aansluitklem ïb en de vijfde aansluitklem 20 is met aansluitklem 10 verbonden. De karakteristieke impedantie van het geleiderpaar 12, 13 is gelijk aan die van het geleiderpaar 16, 17· 20 De werking van de serie-T kruising als vermogensdeler is als volgt. Bij aansluiting van een (niet-weergegeven) signaalbron op de aansluitklemmen 26 en 27 van het geleiderpaar 18 en 19 wordt de toegevoerde energie in gelijk mate verdeeld over geleiderpaar 12, 13 25 en geleiderpaar 16, 17· In het omgekeerde geval is de werking van de T-kruising als volgt. Een eerste golfverschijnsel propageert op het geleiderpaar 16, 17 en een tweede golfverschijnsel propageert op het geleiderpaar 12, 13· Aan de aansluitklemmen 26 en 27 is het vectoriële ver-30 schil van de beide golfverschijnselen beschikbaar. Indien fase en amplitude van de beide golfverschijnselen aan elkaar gelijk zijn dan resulteert aan de klemmen 26 en 27 een signaal gelijk aan 0.

Het voordeel van deze serie-T kruising is 35 dat met behulp van twee geleiderparen 18, 19 en 22, 23 welke elk een kwart golflengte lang zijn, de beschikbare signaalbron dubbel wordt benut: de bron kan vervangen ge- 78 1 0 9 42 ' '||||*·.

. _T3 _ PHN 9272 _________ ,__________________ dacht worden door twee bronnen welke onafhankelijk van elkaar zijn en opgenomen zijn tussen geleider 12 en 16 en tussen geleider 13 en 17.

Een verder voordeel is dat door benutting* 5 van beide oppervlakken van de drager 3 θθη symmetrisch en compacte T-kruising tot stand wordt gebracht.

In figuur 8c is een uitvoeringsvorm van een gebalanceerde serie-T (een zogenaamde ISO-TEE) weergegeven welke is verkregen door in de serie-T overeenkom- : 10 stig figuur 8a een eerste weerstand 21 aan t^feluiten tus sen de vierde aansluitklem 15 en de vijfde aansluitklem 20 en een tweede weerstand 25 aan te sluiten tussen de tweede aansluitklem 11 en de zesde aansluitklem 24. De weerstandswaarden van weerstand 21 en 25 zijn aan elkaar 15 gelijk. Door deze weerstanden en door de juiste keuze van de karakteristieke impedantie van de drie SOM-lijnen is het mogelijk de zijarmen 12-13 en I6-I7 te ontkoppelen.

Het (gereflecteerde) vermogen wordt in de weerstanden 21 en 25 gedissipeerd.

20 In figuur 9a is een uitvoeringsvorm van een shunt-T kruising aangègeven. Op het eerste oppervlak van de drager 3 is het eerste geleiderpaar 12, 13 aangesloten op de aansluitklemmen 10, 11 en het tweede geleiderpaar 16, 17 is aangesloten op de aansluitklemmen 14, 25 15· Het derde geleiderpaar 18, 19 is aangesloten op de aansluitklemmen 11, 15 en vormt een rechte hoek met het geleiderpaar 12, 13 en 16, 17· Tegenover het derde geleiderpaar is op het tweede oppervlak van de drager 3 een vierde geleiderpaar 22, 23 aangebracht zoals in de door-30 snede IX B - IX B in figuur 9¾ is weergegeven. Het vierde geleiderpaar 22, 23 is een kwart golflengte lang en is met een eerste uiteinde verbonden met de aansluitklemmen 20, 24 en met een tweede uiteinde verbonden met het derde geleiderpaar 18, 19· Aansluitklem 20 is verbonden met aan-35 sluitklem 10 en aansluitklem 24 is verbonden met aansluit klem 14.

_____ Dé eigenschappen van de shunt-T Jkruising_ 78 1 09 42 - 14- PHN 9272_____________________________ zijn vergelijkbaar met die welke bij de serie-T kruising volgens figuur 8a aangegeven worden.

In figuur 9c is een uitvoeringsvorm van een gebalanceerde shunt-T kruising (een zogenaamde ISO-TEE') 5 weergegeven welke verkregen is door in de shunt-T overeen komstig figuur 9a een eerste weerstand 21 aan te sluiten tussen de vierde aansluitklem 15 en de vijfde aansluitklem 20 en een tweede weerstand 25 aan te sluiten tussen de tweede aansluitklem 11 en de zesde aansluitklem 24. De 10 weerstandswaarden van weerstand 21 en 25 zijn aan elkaar gelijk.

In figuur 10 is een uitvoeringsvorm van een zogenaamde Magic-T aangegeven. De Magic-T is samengesteld uit de serie-T volgens figuur 8a en de shunt-T 15 volgens figuur 9a· Een eerste geleiderpaar 12, 13 is aan gesloten op de aansluitklemmen 10, 11 en een tweede geleiderpaar 16, 17 op de aansluitklemmen 14, 15· Een derde geleiderpaar 18, 23 is met een eerste uiteinde aangesloten op de aansluitklemmen 11 en 15 en een vierde geleiderpaar 20 19, 22 is met een eerste uiteinde aangesloten op de aan sluitklemmen 10 en 14. Het derde en het vierde geleiderpaar vormen een rechte hoek met het eerste en het tweede geleiderpaar. Geleiders 19 en 22 zijn een kwart golflengte lang, zijn met een tweede uiteinde met geleiders 18 en 23 25 verbonden en zijn op het tweede oppervlak van de drager 3 aangebracht. Een vijfde geleiderpaar 28, 29 is met een eerste uiteinde aangesloten op de aansluitklemmen 14, 15 en een zesde geleiderpaar 30, 31 is met een eerste uiteinde op de aansluitklemmen 10 en 11 aangesloten. Het vijf-30 de en het zesde geleiderpaar vormen een rechte hoek met het eerste en het tweede geleiderpaar. Het eerste, tweede, vijfde en zesde geleiderpaar vormt een serie-T en het eerste, tweede, derde en vierde geleiderpaar vormt een shunt-T. Geleiders 30 en 31 zijn een kwart golflengte lang, 35 zijn met een tweede uiteinde met geleiders 28 en 29 ver bonden en zijn op het tweede oppervlak van de drager 3 aangebracht. ____________________________________________________ 78 1 09 42 ·. . V ? * '-'v* ; _ 15_ PHN 9272 __________________________

Een Magic-T heeft de eigenschap dat de ; reflectie van het golfverschijnsel in een geleiderpaar nul is indien de andere geleiderparen karakteristiek zijn afgesloten. Bovendien bezit de Magic-T de eigenschap dat ge-1 5 leiderparen 16, 17 ontkoppeld zijn van 12, 13 en geleider paren 26, 27 ontkoppeld zijn van 32, 33·

In figuur 11 is een circulator in ondersteunde microstriplijn weergegeven. Daarbij zijn drie ge- , ! leiderparen 43, 44 en 45 welke onderling hoeken van 120 10 vormen met elkaar verbonden zoals in figuur 12 weergegeven.

Op het knooppunt van de drie geleiderparen 43, 44 en 45 " is een ferriet cilinder 46 aangebracht. De richting van de pijl geeft aan dat bij de weergegeven richting van het w statische magnetische veld een golf welke via het geleider-15 paar 43 in de richting van het knooppunt propageert via geleiderpaar 44 wordt afgevoerd terwijl bijvoorbeeld de door geleiderpaar 44 gereflecteerde golf via geleiderpaar 45 wordt afgevoerd.

In figuur 12a is een breedbandige, ver-20 schuifbare belastingsimpedantie weergegeven. Boven het ge leiderpaar 47, 48 is ee» wigvormig lichaam 53 aangebracht dat vervaardigd is van een resistief materiaal met een vierkantsweerstand RQ .Direct contact tussen de SOM-lijn (geleiderpaar 49, 50) en he^irigvormige lichaam 53 wórdt 25 voorkomen door een niet geleidend plaatje 52 (diëlectrisch materiaal) aan te brengen tussen de SOM-lijn en het wigvormige lichaam 53· De wigvorm van lichaam 53 heeft tot doel een reflectie-arme afsluiting van de SOM-lijn te bewerkstelligen terwijl de SOM-lijn is afgesloten met zijn 30 karakteristieke impedantie 51 (^00) om achter de wig (dit is de niet wig-zijde) reflecties te voorkomen.

In figuur 12b is een doorsnede op XII B - XII B weergegeven.

In figuur 13a is een smalbandige ver-35 schuifbare kortsluiting voor een ondersteunde microstrip li jn weergegeven. Op het geleiderpaar 47» 48 is een ίΐ^vormige geleider 54 aangebracht. De SOM-liln is_af ge sinten 78 1 0 9 42

Claims (5)

1. Ondersteunde microstriplijn bevattende twee evenwijdige metaalvlakken, een evenwijdig daartussen aangebrachte diëlectrische drager en een op een eerste oppervlak van de drager aangebrachte eerste stripvormige 30 geleider,met het kenmerk, dat op het eerste oppervlak van de drager een tweede stripvormige geleider is aangebracht welke evenwijdig aan en op korte afstand van de eerste is aangebracht en met de eerste is gekoppeld en dat tussen de geleiders een symmetrische voedingsbron is aangesloten 35 voor het opwekken van een golfverschijnsel in uitsluitend oneven modus en dat tussen de geleiders een symmetrische belasting is aangesloten._______________ __________________________________________________________ 78 1 0 9 42 i-'i . %» ' ..........f,: -ί7- PHN 9272 ______...................._...... '

2. Ondersteunde microstriplijn volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de symmetrische voedingsbron een asymmetrische voedingsbron bevat, een op een tweede oppervlak van de drager aangebrachte spleettransmis-5 sielijn gevormd door eej| spleet tussen twee electrisch ge leidende op de drager a^ugebrachte vlakken bevat welke gekoppeld is met de asymmetrische voedingsbron en een op het eerste oppervlak aangebrachte verbindingsgeleider tussen een uiteinde van de eerste en een overeenkomstig J 10 uiteinde van de tweede geleider bevat welke verbindings geleider symmetrisch ten opzichte van en gekoppeld met de spleettransmissielijn ii aangebracht voor omzetting van de oneven modi in de spieettransmissielijn in een uitsluitend oneven modus golfverschijnsel, 15 3· Ondersteunde microstriplijn volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de metaal-.zijn vlakken/samengesteld uit geleidende en resistieve delen voor het dempen van even modi, k. Ondersteunde microstriplijn volgens 20 conclusie 1, met het kenmerk, dat in een bocht van de lijn de eerste en de tweede Stripvormige geleider is onderbroken. door een spleet in de richting van de bisectrice van de-af----- buigingshoek en de eerste geleiders kruiselings zijn verbonden met de tweede geleiders. 25 5· Onderstéunde mierostriplijn volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat op het eerste oppervlak van de diëlectrische drager zijn aangebracht: vier aan-sluitklemmen welke hoekpunten van een denkbeeldige rechthoek vormen; een eerste microstriplijn welke is aangesloten 30 op een eerste en een twëede aansluitklem welke tot dezelfde rechthoekszijde behoren; een tweede microstriplijn welke is aangesloten op een derde en een vierde aansluitklem waarbij de geleiders van de eerste en de tweede microstriplijn in eikaars verlengde zijn gelegen; een derde microstrip-35 lijn welke is aangesloten op de tweede en de derde aansluit- klem welke tot dezelfde rechthoekszijde behoren, waarbij de derde microstriplijn een rechte hoek vormt met de. "eerste 7810942 -18- PHN 9272 ___________________________ en de tweede microstriplijn; een verbinding tussen de eerste aansluitklem en een vijfde aansluitklem, en op een i tweede oppervlak van de diëlectrische drager een vierde .-gebracht, i microstriplijn is aan/welke tegenover de derde microstrip-j 5 lijn gelegen is en welke een kwart golflengte lang is en welke met een eerste uiteinde met de derde aansluitklem en een zesde aansluitklem is verbonden en een tweede uiteinde van de vierde microstriplijn met de derde microstripj-lijn is verbonden en een verbinding tussen de vierde en 10 de zesde aansluitklem is aangebracht voor het tot stand brengen van een serie-T kruising.

6. Ondersteunde microstriplijn volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat op het eerste oppervlak van de drager zijn aangebracht: vier aansluitklemmen welke 15 hoekpunten van een denkbeeldige rechthoek vormen; een eerste microstriplijn, welke is aangesloten op een eerste en een tweede aansluitklem welke tot dezelfde rechthoeks-zijde behoren; een tweede microstriplijn, welke is aangesloten op een derde en een vierde aansluitklem, waarbij 20 de geleiders van de eerste en de tweede microstriplijn in eikaars verlengde zijn gelegen; een derde microstriplijn welke is aangesloten op de eerste en de derde aansluitklem welke niet tot dezelfde rechthoekszijde behoren, waarbij de derde microstriplijn een rechte hoek vormt met de eerste 25 en de tweede microstriplijn; een verbinding tussen de tweede en een vijfde aansluitklem en een verbinding tussen de vierde en een zesde aansluitklem, en op een tweede oppervlak van de drager een vierde microstriplijn is aangebracht, welke tegenover de derde microstriplijn is gelegen en 30 welke een kwart golflengte lang is en welke met een eerste uiteinde met de vijfde aansluitklem en de zesde aansluitklem is verbonden voor het tot stand brengen van een shunt-T kruising.

7· Ondersteunde microstriplijn volgens 35 conclusie 5> met het kenmerk, dat de derde aansluitklem door een eerste weerstand met de vijfde aansluitklem is verbonden en de tweede aans lultklem. do or een tweede .wa.fi.r-_j 78 1 0 9 42 .· ^·: .........."'ΐ!1"' -19 - ΡΗΝ 9272___________.___*_____ . _I_____________ ''; stand met de zesde aansluitklem is verbonden en dat de weerstandswaarde van de eerste weerstand gelijk is aan die: der tweede weerstand.

8. Ondersteunde microstriplijn volgens 5 conclusie 6, met het kenmerk, dat de eerste aansluitklem door een eerste weerstand met de zesde aansluitklem en de derde aansluitklem door een tweede weerstand met de vijfde aansluitklem is verbonden en dat de weerstandswaarde van j de eerste weerstand gelijk is aan die der tweede weerstand!. 10 9· Ondersteunde microstriplijn volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat op het eerste oppervlak van de diëlectrische drager zijn aangebracht: vier aan-sluitklemmen welke hoekpunten van een denkbeeldige rechthoek vormen: een eerste microstriplijn welke is aangeslo-15 ten op een eerste en een tweede aansluitklem welke tot dezelfde rechthoekszijd· behoren; een tweede microstripli jn welke is aangesloten op een derde en een vierde aaxi-sluitklem waarbij de geleiders van de eerste en de microstripli jn in eikaars verlengde zijn gelegen; een derde 20 microstriplijn welke is aangesloten op de eerste en de vierde aansluitklem welke niet tot dezelfde rechthoekszijde behoren, waarbij de derde mierostriplijn een rechterhoek ---— vormt met de eerste en de tweede microstriplijn; een vierde microstriplijn welke is aangesloten op de derde 25 aansluitklem en een vijfde aansluitklem en de vierde micro stripli jn in het verlengde van de derde microstriplijn is gelegen; een verbinding tussen de vijfde aansluitklem en de derde aansluitklem en op een tweede oppervlak van de diëlectrische drager een vijfde microstriplijn is aangebracht, 30 welke tegenover de derde microstriplijn is gelegen en welke een kwart golflengte lang is en welke met een eerste uiteinde met de tweede aansluitklem en de derde aansluitklem is verbonden en een tweede uiteinde van de vijfde microstriplijn kruiselings is verbonden met de derde micro-35 striplijn en op het tweede oppervlak van de diëlectrische drager een zesde microstriplijn bevat, welke tegenover de vierde microstripli in is gelegeEL_en, welke aam kwart golf-— 78 1 0 9 42 - 20- PHN 9272_____________________________________________________________ lengte lang is en welke met een eerste uiteinde met de eerste aansluitklem en een zesde aansluitklem is verbonden waarbij de zesde aansluitklem is verbonden met de vier- i de aansluitklem en een tweede uiteinde van de zesde micro-I 5 striplijn met de vierde microstriplijn is verbonden voor het tot stand brengen van een Magic-T kruising. i 78 1 0 9 42