PT2160793E - Acoplador direccional com afinação de direcção compensada por indução - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

"ACOPLADOR DIRECCIONAL COM AFINAÇÃO DE DIRECÇÃO COMPENSADA POR INDUÇÃO" A presente invenção refere-se a um acoplador direccional para a transmissão direccionada de sinais de alta frequência.

Em relação ao estado da técnica remete-se p. ex. para o documento US 5424694. Neste é descrito um acoplador direccional que está montado num nível de substrato pela técnica de pistas condutoras. 0 comportamento da frequência do acoplador direccional é influenciado por resistências ohmicas e indutâncias. No entanto, não se dá uma sobreposição de sinais para utilização de interferência.

Nos acopladores direcionais são aplicadas, convencionalmente, linhas acopladas. No entanto, com uma estrutura monocamada numa placa de circuito impresso, se podem atingir apenas baixas afinações de direcção. Uma afinação de direcção superior a 30 dB só se pode atingir numa estrutura convencional com uma estrutura de pelo menos três camadas ou por uma estrutura mecanicamente muito complexa ou através de uma optimização explícita, durante o fabrico, da afinação de direcção de cada acoplador direccional individual.

Assim, o documento DE 1112559 B mostra um acoplador direccional com duas linhas acopladas para a transmissão direccionada de sinais de alta frequência. Uma indutância 1 transversal conecta a via de entrada do acoplador com a via de saída do acoplador. A invenção tem como objectivo subjacente o de criar um acoplador direccional que, com pouco esforço na montagem do circuito, apresente uma alta afinação de direcção numa gama de frequências desejada.

De acordo com a invenção, o objectivo é solucionado através de um acoplador direccional com as características da reivindicação 1 independente. Os aperfeiçoamentos vantajosos são objecto das reivindicações dependentes com esta relacionadas. 0 acoplador direccional, de acordo com a invenção, dispõe de, pelo menos, duas linhas acopladas, pelo menos três terminais e, pelo menos, uma indutância. Da primeira linha acoplada é transmitido um sinal de alta frequência para a segunda linha acoplada. A segunda linha acoplada dispõe de uma via de entrada e de uma via de saída, que estão ligadas a um terminal comum. Uma primeira indutância é ligada em série à via de saída. A primeira linha acoplada dispõe neste caso de, pelo menos, dois terminais. A segunda linha acoplada dispõe de, pelo menos, um terminal. 0 terminal da segunda linha acoplada é ligado em série com uma segunda indutância. 0 terminal da segunda linha acoplada é ligado em paralelo com um condensador. A segunda indutância e o condensador formam um circuito LC.

Esta montagem do circuito possibilita a alta afinação de direcção necessária na gama de frequências desejada. 0 acoplamento desejado é efectuado a partir de um primeiro terminal da primeira linha a um terminal da segunda linha. Um 2 tal acoplamento é efectuado vantajosamente com uma atenuação muito baixa. Um acoplamento de um segundo terminal da primeira linha ao terminal da segunda linha é indesejado. Um tal acoplamento é efectuado vantajosamente com uma atenuação alta. Assim, é alcançável uma afinação de direcção alta.

Vantajosamente a segunda linha acoplada é ligada a um absorvedor ou terminador de guia de ondas. 0 circuito é, de um modo preferido, montado pela técnica de pistas condutoras. 0 circuito é vantajosamente montado na parte da frente de um substrato. A parte de trás do substrato é vantajosamente metalizada. 0 terminador de guia de ondas é vantajosamente formado por uma ligação ohmica à parte de trás metalizada do substrato a qual, vantajosamente, apresenta potencial de referência ou potencial de massa. A ligação a um terminador de guia de ondas possibilita um final sem reflexo. 0 comprimento da via de entrada e/ou o comprimento da via de saída e/ou o tamanho da primeira indutância definem, vantajosamente, dependendo da frequência, as características de transmissão e a afinação de direcção do circuito. Através da definição dos três parâmetros é possível sintonizar a curva de frequência desejada da afinação da direcção.

Vantajosamente o terceiro terminal do circuito é ligado em série a uma segunda indutância e, vantajosamente, é ligada em paralelo a um condensador. Vantajosamente a segunda indutância e o condensador formam um circuito LC. Vantajosamente, a curva de frequência da afinação de direcção e das características de transmissão é exactamente definível pelo tamanho da segunda indutância e pela capacidade do condensador. Isto possibilita 3 uma ainda maior flexibilidade de sintonização da curva de frequência da afinação de direcção.

De um modo preferido são utilizadas duas linhas acopladas e duas primeiras indutâncias. Deste modo é atingida vantajosamente uma montagem do acoplador direccional simétrica a um ponto, em que o ponto de simetria se encontra na primeira linha. Através da montagem simétrica, ambas as direções de acoplamento no acoplador direccional são realizadas.

No que se segue, a invenção é descrita a titulo de exemplo com base no desenho, no qual é representado um exemplo de realização vantajoso da invenção. No desenho mostram:

Fig. 1 um esquema eléctrico de princípio exemplificativo de um exemplo de realização de um acoplador direccional; Fig. 2 uma representação exemplificativa da disposição dos elementos de construção do exemplo de realização do acoplador direccional;

Fig. 3 um exemplo de realização do acoplador direccional, de acordo com a invenção, e

Fig. 4 uma representação exemplificativa da disposição dos elementos de construção do exemplo de realização do acoplador direccional, de acordo com a invenção.

Com base nas Fig. 1 - 4 é explicada a estrutura dos circuitos e o modo de funcionamento de um acoplador direccional exemplar ou de acordo com a invenção. Elementos idênticos em figuras semelhantes não foram em parte representados repetidamente nem descritos. 4 A Fig. 1 mostra um primeiro esquema eléctrico exemplificativo de um acoplador direccional. Uma primeira linha 19 está acoplada a uma segunda linha 18. A primeira linha dispõe de ambas as conexões 10 e 14. A segunda linha está ligada a um terminal 12 através de uma via 17 de entrada e uma via 15 de saída. Uma indutância 16 está neste caso ligada em série à 15 via de saída ou está integrada na via 15 de saída. Um acoplamento 11 dos sinais do terminal 10 ao terminal 12 é desejado, enquanto um acoplamento 13 do terminal 14 ao terminal 12 é indesejado. No terminal 12 comum é atingida uma sobreposição dos sinais parciais pela transmissão dos sinais dos terminais 10 e 14 através da via 17 de entrada e da via 15 de saída. Através de um comprimento optimizado da via 17 de entrada e da via 15 de saída e de um tamanho optimizado da indutância 16 é gerado no terminal 12 uma desejada curva de frequência da afinação de direcção através de sobreposição construtiva e destrutiva.

Na Fig. 2 é representada uma primeira representação exemplificativa da disposição dos elementos de construção do primeiro exemplo de realização do acoplador direccional mostrado na Fig. 1. O circuito está montado num substrato 31 com a parte de trás metalizada pela técnica de pistas condutoras. A estrutura forma um acoplador direccional, o qual contém conexões para ambos os sentidos de acoplamento. Uma primeira pista 32 condutora é terminada com dois terminais 30 e 40 coaxiais. Segundas pistas 33 e 36 condutoras estão acopladas à primeira pista 32 condutora. As segundas pistas 33 e 36 condutoras estão cada uma ligadas a um terminal 3 7 e 42 coaxial através de respectivamente uma via 34 e 35 de entrada e cada uma por uma via 39 e 44 de saída. 5 Às vias 39 e 44 de saída estão ligadas em série as indutâncias 38 e 43 ou as indutâncias 38, 43 estão integradas nas vias 39, 44 de saída. As direções de acoplamento desejadas conduzem do terminal 30 ao terminal 37 e do terminal 40 ao terminal 42. As direções de acoplamento indesejadas conduzem do terminal 30 ao terminal 42 e do terminal 40 ao terminal 37. Devido à proximidade espacial da primeira pista 32 condutora às segundas pistas 33 e 36 condutoras, as pistas condutoras estão acopladas electromagneticamente. Através da transmissão dos sinais dos terminais 30 e 40 através das vias 34 e 35 de entrada e das vias 39 e 44 de saída para os terminais 37 e 42 comuns é aí atingida uma sobreposição dos sinais parciais. Através de um comprimento optimizado das vias 34 e 35 de entrada e das vias 39 e 44 de saída e de um tamanho optimizado das indutâncias 38 e 43 é gerada nas conexões 37 e 42 uma curva de frequência desejada da afinação de direcção através de sobreposição construtiva e destrutiva numa ampla gama de frequências.

As segundas pistas 33 e 36 condutoras, as respectivas vias 34 e 35 de entrada, vias 39 e 44 de saída, indutâncias 38, 43 e conexões 37 e 42 coaxiais estão dispostas simetricamente relativamente a um ponto sobre a primeira pista 32 condutora. Deste modo resulta um acoplador direccional com quatro conexões 30, 37, 40 e 42 e duas direções de acoplamento previstas. A Fig. 3 mostra um esquema elétrico de princípio exemplificativo de um exemplo de realização do acoplador de acordo com a invenção. Uma primeira linha 62 está acoplada a uma segunda linha 61. A primeira linha dispõe de ambas as conexões 50 e 56. A segunda linha está ligada a um terminal 53 através de uma via 60 de entrada e uma via 57 de saída. Uma indutância 59 6 está neste caso ligada em série à via de saída ou está integrada nesta. Uma segunda indutância 54 está ligada em série ao terminal 53 ou está integrada nesta. Um condensador 52 está ligado em paralelo à via 60 de entrada, na medida em que a via 60 de entrada é ligada ao potencial de referência ou à massa do circuito através do condensador 52. A indutância 54 e o condensador 52 formam um circuito LC. Um terminador de guia de ondas ou absorvedor 58 está ligado em paralelo à via 57 de saída, na medidad em que a via 57 de saída é ligada ao potencial de referência ou a massa do circuito através de uma resistência 58 ohmica. Um acoplamento 51 dos sinais do terminal 50 ao terminal 53 é desejado, enquanto um acoplamento 55 do terminal 56 ao terminal 53 é indesejado. Através da transmissão dos sinais dos terminais 50 e 56 através da via 60 de entrada e a via 5 7 de saída para o terminal 53 comum é aí atingida uma sobreposição dos sinais parciais. Através de um comprimento optimizado da via 60 de entrada e da via 57 de saída e de um tamanho optimizado da indutância 59 é gerada no terminal 53 uma curva de frequência desejada da afinação de direcção através de sobreposição construtiva e destrutiva. O circuito LC adicional serve para o ajuste preciso da desejada curva de frequência da afinação de direcção.

Na Fig. 4 está representada uma segunda representação exemplificatva da disposição dos elementos de construção de um circuito de acordo com a invenção correspondendo ao exemplo de realização da Fig. 3. O circuito está montado num substrato 81 com a parte de trás metalizada pela técnica de pistas condutoras. A estrutura forma um acoplador direccional que contém conexões para ambas as direções de acoplamento. Uma primeira pista 82 condutora é terminada com dois terminais 80 e 93 coaxiais. Segundas pistas 83 e 86 condutoras estão acopladas 7 à primeira pista condutora 82. As segundas pistas 83 e 86 condutoras estão cada uma ligadas a um terminal 88 e 96 coaxial por uma via 84 e 85 de entrada e cada uma por uma via 92 e 100 de saída. As primeiras indutâncias 90 e 98 estão ligadas em série às vias 92 e 100 de saída. As segundas indutâncias 89 e 97 estão ligadas em série às conexões 88 e 96. Às vias 84 e 85 de entrada estão adicionalmente ligadas em paralelo os condensadores 87 e 95. Os condensadores 87 e 95 estão ligados à parte de trás metalizada do substrato 81. As segundas indutâncias e os condensadores formam circuitos LC. Às vias 92 e 100 de saída estão além disso ligados em paralelo os terminais 91 e 99 atenuantes. Os terminais atenuantes são realizados através de ligações ohmicas à parte de trás metalizada do substrato 81.

As direcções de acoplamento desejadas conduzem do terminal 80 ao terminal 88 e do terminal 93 ao terminal 96. As direções de acoplamento indesejadas conduzem do terminal 80 ao terminal 96 e do terminal 93 ao terminal 88. Devido à proximidade espacial da primeira pistas condutoras 82 às segundas pistas 83 e 86 condutoras as pistas condutoras estão acopladas electromagneticamente. Através da transmissão dos sinais dos terminais 80 e 93 através das vias 84 e 85 de entrada e das vias 92 e 100 de saída nas conexões 88 e 96 comuns atinge-se uma sobreposição de sinais parciais. Através de um comprimento optimizado das vias 84 e 85 de entrada e das vias 92 e 100 de saída e de um tamanho optimizado das indutâncias 90 e 98 é gerada nas conexões 88 e 96 uma desejada curva de frequência da afinação de direcção através de sobreposição construtiva e destrutiva, numa ampla gama de frequências. Os circuitos LC 8 adicionais servem para o ajuste preciso da curva de frequência desejada da afinação de direcção.

As segundas pistas 83 e 86 condutoras, as respectivas vias 84 e 85 de entrada, vias 92 e 100 de saída, indutâncias 89, 90 e 97, 98, condensadores 87 e 95, terminais 91 e 99 atenuantes e conexões 88 e 96 coaxiais estão dispostas simetricamente relativamente a um ponto sobre a primeira pista condutora 82. Deste modo resulta um acoplador direccional com quatro conexões 80, 88, 93 e 96 e duas direções de acoplamento previstas. A presente invenção não se limita ao exemplo de realização representado. Deste modo, podem ser utilizados mais elementos de construção diversos que influenciem a curva de frequência da afinação de direcção. Da mesma forma é concebível uma utilização da estrutura em placas de circuito multicamadas. Todas as características descritas anteriormente ou características mostradas nas figuras são, no âmbito da invenção, facultativamente combináveis entre si.

Lisboa, 16 de Maio de 2012 9

Claims (7)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Acoplador direccional com, pelo menos, duas linhas (18, 19, 32, 33, 36, 61, 62, 82, 83, 86) acopladas e, pelo menos, três terminais (10, 12, 14, 30, 37, 40, 42, 50, 53, 56, 80, 88, 93, 96) para a transmissão direccionada de sinais de alta frequência, em que o sinal de alta frequência é transmitido da primeira linha (19, 32, 62, 82) acoplada para a segunda linha (18, 33, 36, 61, 83, 86) acoplada, em que a segunda linha (18, 33, 36, 61, 83, 86) acoplada está ligada através de uma via (17, 34, 60, 84) de entrada e através de uma via (15, 39, 57, 92) de saída a um terminal (12, 37, 42, 53, 88, 96) da segunda linha (18, 33, 36, 61, 83, 86) acoplada, em que uma primeira indutância (16, 38, 43, 59, 90, 98) é ligada em série à via (15, 39, 57, 92) de saída, em que a primeira linha (19, 32, 62, 82) acoplada dispõe de, pelo menos, dois terminais (10, 14, 30, 40, 50, 56, 80, 93) , e em que a segunda linha (18, 33, 36, 61, 83, 86) acoplada dispõe de, pelo menos , um terminal (12, 37, 42, 53, 88, 96), caracterizado por o terminal (12, 37 , 42, 53, CO CO 96) da segunda linha (18, 33, 36, 61, 83, 86) acoplada ser ligada em série a uma segunda indutância (54, CO 97) , por o terminal (12, 37, 42, 53, 88, 96) da segunda linha (18, 33, 36, 61, 83, 86) acoplada ser ligada em paralelo com um condensador (52, 87, 95), e por a segunda indutância (54, 89, 97) e o condensador (52, 87, 95) formarem um circuito LC.
2. 2. Acoplador direccional de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por, a transmissão de sinais de um primeiro 1 terminal (10, 30, 50, 80) da primeira linha (19, 32, 62, 82) acoplada para o terminal (12, 37, 42, 53, 88, 96) da segunda linha (18, 33, 36, 61, 83, 86) acoplada ser fracamente atenuada e por a transmissão de sinais de um segundo terminal (14 , 40, 56 , 93) da primeira linha (19, 32, 62, 82) acoplada para o terminal (12, 37, 42, 53, 88, 96) da segunda linha (18, 33, 36, 61, 83, 86) acoplada ser fortemente atenuada.
3. 3. Acoplador direccional de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por, a segunda linha (18, 33, 36, 61, 83, 86) acoplada ser ligada a um absorvedor ou terminador (58, 91, 99) de guia de ondas.
4. 4. Acoplador direccional de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por, o circuito ser montado pela técnica de pistas condutoras.
5. 5. Acoplador direccional de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por, as linhas acopladas serem dispostas na parte da frente de um substrato (31, 81), por a parte de trás do substrato (31, 81) ser metalizada, e por o absorvedor ou terminador (58, 91, 99) de guia de ondas ser formado por uma ligação ohmica à parte de trás metalizada do substrato (31, 81), e por a parte de trás metalizada do substrato (31, 81) ser aplicada a um potencial de referência, em particular para um potencial de massa.
6. 6. Acoplador direccional de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por, o comprimento da via (17, 34, 60, 84) de entrada e/ou o comprimento da via (15, 39, 57, 92) de saida e/ou o tamanho da primeira 2 indutância (16, 38, 43, 59, 90, 98) serem dimensionados de modo que numa ampla gama de frequências resulte uma alta afinação de direcção do acoplador direccional.
7. 7. Acoplador direccional de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por, estarem disponíveis duas segundas linhas (83, 86) acopladas e duas primeiras indutâncias, dispostas simetricamente relativamente a um ponto de tal forma que o ponto de simetria se encontre na primeira linha (82). Lisboa, 15 de Maio de 2012 3