NO162359B - Faseomkobler for mikroboelger. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en faseomkobler for mikro-bølger og av den art som oppretter alternative forplatningsbaner. Mikrobølger, hvilket vil si elektromagnetiske bølger med frekvens fra 1 til 250 GHz og særlig 20 til 100 GHz, behandles ofte ved modifisering av bølgene i bølgeledere. Spesielt fasemodulasjon oppnås ved omkobling av en umodulert bærefrekvens mellom forskjellige forplatningsbaner, idet forandring av forplatningsbane ledsages av en faseforandring . Det er vanskelig å oppnå sådan omkobling med høy hastighet, f .eks. over 10 Mbit/sekund, og det er et formål for oppfinnelsen å oppnå dette.

Kjente anordninger for å frembringe sådan fasemodulasjon omfatter en inngang og en utgang som er innbyrdes sammenkoblet over to bølgelederbaner. En sådan anordning har omkoblerutstyr tilordnet hver bølgelederbane, og dette utstyr er innrettet for å opprette alternative forplatningsbaner mellom inngangen og utgangen. Utgangssignalets fase avhenge.r av hvilken bane som følges, og fasemodulasjon kan således påføres mikrobølger ved hensiktsmessig styring av omkobler-utstyret. Dette omkoblerutstyr omfatter vanligvis dioder. Den frekvens som utstyret kan omkobles med er begrenset av diodenes mulige omkoblingsfrekvens . Foreliggende oppfinnelse har som formål å frembringe en anordning som tillater omkobling ved høyere frekvenser enn det som tidligere har vært mulig ved anordninger av denne art.

Foreliggende oppfinnelse gjelder således en faseomkobler

for mikrobølger og med alternative forplantningsbaner, idet den omfatter et primært ledende område med en åpning og en inngangssliss som strekker seg inn til åpningen, et ytterligere ledende område som befinner seg i åpningen, således at de ledende områder mellom seg danner gap som utgjør et par alternative forplatningsbaner for mikrobølgeenergi fra nevnte inngangssliss til en utgang og slik at utgangssignalenes fase avhenger av den bane som følges, samt første og

annet koblingsorgan som er koblet mellom de to områder over hvert sitt av nevnte gap.

På denne bakgrunn av kjent teknikk fra f.eks. JP patent-publikasjon 56-71306 og US patent nr. 3.820.041 har faseom-kobleren i henhold til oppfinnelsen som særtrekk at det ytterligere ledende område er oppdelt i to diskrete ledende partier anordnet for å oppvise mellom seg lav impedans for en bærefrekvens i mikrobølgeområdet og høy impedans for et modulasjonssignal med vesentlig lavere frekvens enn bærefrekvensen, mens koblingsorganene er koblet til hvert sitt av de ledende partier, således at moduleringssignaler kan påtrykkes de to koblingsorganer innbyrdes uavhengig, for derved å velge hvilken av forplatningsbanene som mikrobølgeenergien skal

følge.

En foretrukket utførelse av oppfinnelsen er utformet som et dielektrisk substrat, f.eks. en plastskive, som på den ene side bærer et primært ledende område med en åpning og en inngangssliss som danner en inngangsbane i form av en sliss-linje-overføring, og på den annen side bærer et sekundært ledende område for å frembringe en utgangsbane i form av en mikrostrimmel-overføring.

Hvert koblingsorgan kan være en PIN-diode og de diskrete ledende partier er fortrinnsvis adskilt av en slisslinjestruktur som består av en rekke avvekslende smale segmenter og brede segmenter med et smalt segment i hver ende av slisslinjestrukturen, hvor hvert segment har en nominell lengdeutstrekning på en kvart bølgelengde.

Oppfinnelsen vil nå bli nærmere beskrevet ved hjelp av et utførelseseksempel med særlig henvisning til de vedføyde tegninger, hvorpå: Fig. 1 er en skjematisk skisse av en omkobler som oppviser ledende områder på den ene side av et dielektrisk substrat, Fig. 2 viser et ledende område på den annen side av substratet. Fig. 3 er en kombinasjon av fig. 1 og 2, som viser den rela-tive plassering av områdene på begge sider av substratet. Fig. 4 er et skjema som viser de forplatningsbaner som opp-rettes av-det arrangement som er vist i fig. 1, 2 og 3, og Fig. 5 er en skjematisk skisse som viser et spesielt utfør-elseseksempel av foreliggende oppfinnelse.

Den faseomkobler med alternative forplatningsbaner som er vist i fig. 1, 2 og 3, er dannet av områder av kobber på

overflaten av et plastlag som utgjør et dielektrisk substrat. I samsvar med vanlig praksis er omkobleren fremstilt ut i fra plastfilm med fullstendige sjikt av kobber på begge sideflat-er. De mønstre som er vist i fig. 1 og 2 ble så dannet ved å etse bort det uønskede kobber.

Fig. 1 viser det oppnådde mønster på den ene side av filmen. Størstedelen av overflaten er dekket av et primært lednede område 10, mens de gjenværende områder utgjøres av en inngangssliss 11 og en åpning 12. Åpningen 12 inneholder to diskrete ledende områder 13 og 14, som er innbyrdes adskilt av en sliss-lederstruktur 15 som omfatter tre smale bølge-iederområder 16 som er innbyrdes forbundet over to brede slissområder 17. Det diskrete område 13 er forbundet med det primære område 10 over en PIN-diode 18, og forspenningen for aktivering av dioden 18 oppnås over lederen 19 som er forbundet med det diskrete område 13. Et. lignende diskret område 14 er forbundet med det primære område 10 over PIN-dioden 20, som er forspent over ledningen 21. Som det vil fremgå av fig. 2, er størstedelen av kobberet etset bort på motsatt side av substratet for å etterlate et rektangulært sekundært ledende område 22, som befinner seg rett overfor inngangsslissen 11. Fig. 3 viser en overlagring av fig. 1 og 2, hvor det kraverte område 30 angir hvor substratet befinner seg mellom to sjikt av kobber.

De områder som er vist i fig. 1, 2 og 3 danner det nettverk av forplatningsbaner som er skjematisk vist i fig. 3. Dette nettverk omfatter en inngangsbane 40, en utgangsbane 41 samt alternative forplatningsbaner 42 og 43 som forbinder utgangsbanen 40 med utgangsbanen 41. Inngangsbanen 40 utgjøres av en sliss-bølgeleder■langs slissen 11, mens utgangsbanen 41 utgjøres av en mikrostrimmel-bølgeleder langs områdét'30 (fig. 3). De alternative forplatningsbaner 42 og 43 utgjøres av slissbølgeledere i gapet mellom ytterkantene av områdene 13 og 14 samt ytterkanten av åpningen 12. Nærmere bestemt tilsvarer banen 42 gapet mellom områdene 13 og 10, mens banen

43 tilsvarer gapet mellom områdene 14 og 10.

Anordningens arbeidsfunksjon vil nå bli beskrevet. Ytre kret-ser (ikke vist på noen av tegningene) kan forspenne diodene 18 og 20 over hver sin tilkoblede ledning 19 eller 21. Når en diode er forspent danner den en kortslutning mellom sitt diskrete område og primærområdet 10, og dette hindrer over-føring av energi langs slissen mellom de to. Når således området 13 er forspent over ledningen 19, vil dioden ,18 være ledende og mikrobølgeenergien vil da passere langs banen 43. Når forplatningsbanen kobles om (som følge av omkobling av diodene 18 og 20) vil det opptre en faseforandring på 180°

i utgangsbanen 41, således at anordningen vil fungere- som en fasemodulasjonsomkobler.

Det er viktig å påpeke at diodene 18 og 20 kan arbeide uavhengig av hverandre. Denne viktige forbedring oppnås ved anvendelse av slissbølgeleder-mønsteret 15. Dette mønster skiller området 13 fysisk fra området 14, således at en likestrømsforspenning på et av områdene ikke overføres til det annet. Dette arrangement tillater høyere omkoblings-hastighet enn det som tidligere har vært mulig. Det er imidlertid viktig at de to områder 13 og 14 skal virke som et enkelt, sammenhengende område på bærebølgen i innløpsslissen 11, hvilket vil si at slissbølgeleder-strukturen skal virke som en kortslutning ved overføringsfrekvensen. Som vist i fig. 1 er slissbølgeleder-mønsteret 15 utformet med tre smale avsnitt 16 og to brede avsnitt 17, og hver av disse fem avsnitt har en nominell lengde av en kvart bølgelengde ved overføringsfrekvensen, hvilket vil si at den totale nominelle utstrekning av slissbølgeleder-strukturen er 5/4 bølgeleng-der. Det er funnet at en slissbølgeleder-struktur av denne form virker slik at den skiller de to områder 13 og 14 ved modulasjonsfrekvensen, men ikke ved overføringsfrekvensen .

Ved en ideell struktur ville dimensjonen være nøyaktig en kvart bølgelengde. Det vil imidlertid være avvik fra det ideelle på grunn av kapasitive virkninger og størrelsesfor-andringer.

Den beskrevne omkobler er i stand til å fasemodulere'bære-frekvenser i mikrobølgeområdet, f.eks. 20 - 100 GHz, ved høy effekt, f.eks. opp til 150 mW og i høy modulasjonstakt, f.eks. 300 Mbit/sekund.

Et spesielt utførelseseksempel på en anordning for drift i frekvensbåndet 27,5 til 29,5 GHz er vist i fig. 5. Denne anordning fungerer som beskrevet ovenfor og har et substrat av type RT Duroid 5880. Dimensjonene, er som følger.

a = 2,48 mm

b = 1,37 mm

c = 2,84 mm

d = 0,14 mm

e = 0,17 mm

f = 5,32 mm

Claims (6)

1. Faseomkobler for mikrobølger og med alternative forplantningsbaner, idet den omfatter et primært ledende område (10) med en åpning (12) og en inngangssliss (11) som strekker seg inn til åpningen, et ytterligere ledende område (13, 14) som befinner seg i åpningen, således at de ledende områder mellom seg danner gap som utgjør et par alternative forplatningsbaner (42, 43) for mikrobølgeenergi fra nevnte inngangssliss til en utgang (41) og slik at utgangssignalenes fase avhenger av den bane som følges, samt første og annet koblingsorgan (18, 20) som er koblet mellom de to områder over hvert sitt av nevnte gap, karakterisert ved at det ytterligere ledende område er oppdelt i to diskrete ledende partier (13, 14) anordnet for å oppvise mellom seg lav impedans for en bærefrekvens i mikrobølgeområdet og høy impedans for et modulasjonssignal med vesentlig lavere frekvens enn bærefrekvensen, mens koblingsorganene er koblet til hvert sitt av de ledende partier (13, 14), således at moduleringssignaler kan påtrykkes de to koblingsorganer innbyrdes uavhengig, for derved å velge hvilken av forplatningsbanene som mikrobølgeenergien skal følge.

2. Faseomkobler som angitt i krav 1, karakterisert ved at den omfatter et dielektrisk substrat som på den ene side bærer det primære og ytterligere ledende område samt på den annen side bærer et sekundært ledende område (22) som samarbeider med det primære ledende området (10) for å danne en utgangsbane (41) i form av en mikrostrimmel-bølgeleder.

3. Faseomkobler som angitt i krav 2, karakterisert ved at substratet utgjøres av en plastfilm.

4. Faseomkobler som angitt i krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at hvert koblingsorgan (18, 20) utgjøres av en PIN-diode.

5. Faseomkobler som angitt i et hvilket som helst av de forutgående krav, karakterisert ved at de diskrete ledende partier (13, 14) er adskilt av en slisslinjestruktur (15) som består av en rekke avvekslende smale segmenter (16) og brede segmenter (17) med et smalt segment i hver ende av sliss-lin jestrukturen , hver hvert segment har en nominell lengdeutstrekning på en kvart bølgelengde.

6. - Faseomkobler som angitt i krav 5, karakterisert ved at antallet nominelle kvartbølgesegmenter er lik 5.