SE514715C2 - Anordning för jämnare strömfördelning i en transmissionsledning - Google Patents

Description

25 30 514 715 Känd teknik för att minska "current hos ledare inom mikrovàgsomrâdet innefattar anordningar där ledama och det dielektriska crowding" materialet utformas med ett V-format tvärsnitt i anordningens längsriktning.

Detta har en viss reducerande inverkan på "current crowding", men har en nackdel i det att masstillverkning av anordningar med V-formade tvärsnitt blir svår och dyr.

En annan känd anordnin för att minska "current crowdin " hos ledare inom 9 9 mikrovågsområdet innefattar en ledare med rektangulärt tvärsnitt i anordningens längsriktning, anordnad på ett dielektriskt material med likaledes huvudsakligen rektangulärt tvärsnitt i anordningens längsriktning, där det dielektriska materialet uppvisar urtagningar, "spår", på ömse sidor om ledaren.

Detta har en viss reducerande inverkan på "current crowding", men även denna anordning blir svår och dyr att masstillverka.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN: Syftet med föreliggande uppfinning är således att framtaga en anordning för en öppen transmissionslednlng, med låga förluster och jämn strömfördelning, vilken anordning är enkel och billig att masstillverka. Anordningen enligt uppfinningen skall vidare ha låg vikt.

Dessa syften uppnås med hjälp av en anordning innefattande ett första ledande skikt, ett dielektriskt skikt samt ett jordplan, där det ledande skiktet, det dielektriska skiktet och jordplanet har sin huvudsakliga utsträckning väsentligen parallellt med varandra och i samma riktning, med det dielektriska skiktet anordnat mellan det första ledande skiktet och jordplanet. Anordningen innefattar vidare ett föremål beläget mellan det dielektriska skiktet och jordplanet. Detta föremål har en bredd som understiger det ledande skiktets bredd.

Föremålet som är beläget mellan det dielektriska skiktet och jordplanet kan vara utfört antingen i ett dielektriskt material eller i ett ledande material. I en 10 15 20 25 30 514 715 föredragen utföringsform av uppfinningen är nämnda föremål utfört i ett dielektriskt material, och förbinder jordplanet med det dielektriska skiktet.

I ytterligare en föredragen utföringsform är nämnda föremål utfört i ett ledande material, och är enbart förbundet med jordplanet.

Dessa och andra fördelaktiga utföringsformer av uppfinningen kommer att skildras närmare nedan.

BESKRlVNlNG AV RITNINGARNA: Uppfinningen kommer att beskrivas närmare nedan med hjälp av exempel på utföringsformer och med hänvisning till de bifogade ritningarna, där: Fig 1 visar ett tvärsnitt i längsriktningen av en transmissionsledning i konventionell teknik, samt fält- och strömfördelningen i en sådan anordning, och Fig 2 visar ett tvärsnitt i längsriktningen av en transmissionsledning enligt uppfinningen, samt fält- och strömfördelningen i en sådan anordning, och Fig 3-6 visar tvärsnitt i längsriktningen av transmissionsledningar enligt olika varianter av uppfinningen, samt fält- och strömfördelningen i dessa anordningar.

FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER: l fig 1 visas ett tvärsnitt i längsriktningen av en anordning för en öppen transmissionsledning i konventionell teknik, en så kallad "stripline"-ledare.

Anordningen innefattar ett första ledande skikt 10, ett dielektriskt skikt 20 samt ett jordplan 30, där det första ledande skiktet 10, det dielektriska skiktet 20 samt jordplanet 30 har sin huvudsakliga utsträckning väsentligen i samma riktning, med det dielektriska skiktet anordnat mellan det ledande skiktet och jordplanet. l den visade utföringsforrrien är jordplanet anslutet till det dielektriska skiktet.

Med en tänkt linje I visas strömfördelningen tvärs ledarens 10 längsriktningoch 10 15 20 25 30 514 715 4 med hjälp av pilar visas det elektriska fältets fördelning tvärs ledarens 10 längsriktning.

Som framgår av fig 1 är det elektriska fältet, och således även strömmen, ytterst ojämnt fördelade tvärs ledarens 10 längsriktning, vilket ger upphov till förluster. Om anordningen enligt tig 1 används för att mata en antenn kommer den dessutom att minska antennens ojämna strömfördelningen förstärkningsfaktor. l flg 2 visas en anordning 100 enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen. Som framgår av fig 2 innefattar denna utföringsform av uppfinningen samma beståndsdelar som den kända anordningen från fig 1, samt dessutom en kropp 40 vilken är utförd i ett dielektriskt material och förbinder det dielektriska skiktet 20 med jordplanet 30. Den dielektriska kroppen 40 är företrädesvis, men ej nödvändigtvis, utförd i samma dielektriska material som det dielektriska skiktet 20.

Det inses att ju bättre dielektriska egenskaper kroppen 40 har, desto bättre blir det resultat som fås med hjälp av uppfinningen. Önskvärt är att kroppen 40 har så låga förluster och så hög dielektricitetskonstant _ som möjligt. Lämpligtvis har den dielektriska kroppen 40 en dielektricitetskonstant _; som är större än eller lika med motsvarande konstant _1 hos det dielektriska skiktet 20.

För anordningens funktion är det vidare väsentligt att den dielektriska kroppen 40 är anordnad symmetriskt med avseende på anordningens tvärriktning.

På grund av de dielektriska egenskaperna hos kroppen 40 kommer det elektriska fältet och strömmen att fördelas annorlunda jämfört med den kända anordningen i fig 1. De respektive fördelningama i anordningen 100 enligt uppfinningen visas ifig 2 med motsvarande tänkta linje l och pilar som ifig 1. 10 15 20 25 30 514 715 Som framgår av fig 2 kommer, i jämförelse med känd teknik, en större del av fältet att gå ner till jordplanet 30 via den dielektriska kroppen 40, vilket medför en jämnare strömfördelning i den första ledaren 10 jämfört med känd teknik.

Om anordningen 100 används för att mata en antenn kommer den jämnare strömfördelningen att ge antennen en högre direktivitet än vid matning med en anordning enligt känd teknik.

Bredden d hos den dielektriska kroppen 40 är enligt uppfinningen mindre än bredden w hos den första ledaren 10. l en föredragen utföringsform är bredden d dimensionerad enligt formeln d<(w-6ö) där ö är det så kallade skindjupet i ledaren, med andra ord det maximala djup som strömmen tränger in i ledaren.

När anordningen 100 enligt uppfinningen används för att mata en antenn kan uppfinningens jordplan 30 utformas utan "väggar", vilket gör att jordplanet får en väsentligen plan utformning. Att jordplanet utformas på detta vis ökar ytterligare antennens direktivitet jämfört med känd teknik och jämfört med den utföringsform som visas i fig 2. En utföringsform 300 av uppfinningen med ett jordplan 30 utan "väggar" visas i fig 3.

I fig 3, och i samtliga de figurer som förekommer i resten av denna beskrivning, visas strömfördelningen med motsvarande tänkta linje I som i fig 1 och 2, och fältfördelningen visas med pilar som motsvarar de i fig 1 och 2. Då innebörden av linjen I och pilama således anses vara känd kommer den ej att förklaras ytterligare.

Ovan har den öppna transmissionsledningen genomgående skildrats som innefattande en så kallad "stripline"-ledare bestående av ett första ledande skikt 10 beläget på ena sidan av ett dielektriskt material 20. I en altemativ utföringsform, vilken i sig ej är en del av föreliggande uppfinning, kan striplineledaren innefatta ett första och ett andra ledande skikt, 10, 50, belägna pà var sin sida om ett dielektriskt skikt 20, varvid det första och det andra 10 15 20 25 30 514 715 6 ledande skikten 10,50, är galvaniskt förbundna med varandra med hjälp av förbindelser 55.

För att illustrera uppfinningen tillämpad på denna utföringsform av en striplineledare visas i fig 4 samma utföringsforrn av uppfinningen som i fig 3, men tillämpad på denna altemativa utföringsforrn av en striplineledare.

Dessa två altemativa utföringsformer av striplineledare kommer att skildras omväxlande i de ritningar som används fortsättningsvis i denna beskrivning, Det bör förstås att uppfinningen kan tillämpas på bägge dessa utföringsformer av striplineledare. l en altemativ utföringsform av uppfinningen vilken visas i fig 5 ersätts den ovan skildrade dielektriska kroppen 40 av en kropp 60 av ett ledande material.

Kroppen 60 av ledande material är i en föredragen utföringsform cylinderformig, vilket visas i fig 5. Lämpligtvis är cylindem förbunden med jordplanet via en kort förbindelse 70. Cylindems diameter, d, är lämpligtvis mindre än ledarens bredd w. Fält- och strömfördelningen i ledaren 10 kan regleras genom lämpliga val av diameter hos cylindem 60 samt cylindems avstånd till jordplanet 30 respektive ledaren 10.

Den utföringsform av uppfinningen som visas i fig 5, med en kropp 60 av ledande material, kan även utföras på så vis att kroppen 60 av ledande material utgörs av en upphöjning i jordplanet 30, med andra ord görs en del av jordplanet 30 konkav i riktning mot ledaren 10. Detta visas i fig 6. Det kortaste avståndet, d1, från striplineledaren till denna konkava del av jordplanet är lämpligtvis mindre än det kortaste avståndet, dz, från striplineledaren till övriga delar av jordplanet.

Ovan har skildrats ett antal utföringsformer av uppfinningen. Gemensamt för anordningama i samtliga utföringsformer är att de uppvisar ett föremål placerat mellan ett jordplan och en ledare eller ett dielektriskt plan. För funktionen hos 10 15 20 514 715 samtliga anordningar är det väsentligt att föremålet ifråga är anordnat symmetriskt med avseende på anordningens tvärriktning.

Att föremålet enligt Uppfinningen utgörs av en kropp av ett ledande material istället för en kropp av ett dielektriskt material ger god funktion i samtliga utföringsformer av uppfinningen, med ett undantag. Detta undantag gäller de utföringsformer där föremålet skulle orsaka galvanisk kontakt mellan jordplanet och ledaren.

Uppfinningen är ej begränsad till de ovan beskrivna exemplen på utföringsformer, utan kan fritt varieras inom ramen för de efterföljande patentkraven. Exempelvis behöver det föremål som är beläget mellan det dielektriska skiktet och jordplanet ej vara utformat som en rektangulär eller cylindrisk kropp, utan kan med bibehållen funktion anta ett stort antal geometriska former.

Uppfinningen kan vidare tillämpas med god funktion på i stort sett godtyckliga utföringsformer av striplineledare.

Ytterligare utföringsformer kan exempelvis innefatta ett tudelat föremål placerat mellan det dielektriska skiktet och jordplanet. I detta fall är kroppens ena del förbunden med anordningens dielektriska skikt och kroppens andra del är förbunden med anordningens jordplan.

Claims (9)

10 15 20 25 30 514 715 PATE NTKRAV:

1. Anordning (100) för jämnare strömfördelning i en transmissionsledning, vilken anordning innefattar ett första ledande skikt (1 O), ett dielektriskt skikt (20) samt ett jordplan (30), där det första ledande skiktet (10), det dielektriska skiktet (20) samt jordplanet (30) har sin huvudsakliga utsträckning väsentligen i samma riktning, med det dielektriska skiktet (20) anordnat mellan det första ledande skiktet (10) och jordplanet (30), vilken anordning (100) vidare innefattar ett föremål (40,60) beläget mellan det dielektriska skiktet (20) och jordplanet (30), k ä n n e t e c k n a d d ä r a v att nämnda föremål (40) är utfört i ett dielektriskt material.

2. Anordning (100) enligt krav 1, i vilken anordning nämnda föremål (40) i dielektriskt material är förbundet med antingen jordplanet (30) eller det dielektriska skiktet (20).

3. Anordning (100) enligt krav 1, i vilken anordning nämnda föremål (40) i dielektriskt material förbinder jordplanet (30) med det dielel

4. Anordning (100) enligt något av kraven 1-3, i vilken anordning bredden hos det dielektriska föremålet (40) understiger bredden hos det ledande skiktet (10).

5. Anordning (100) enligt något av kraven 1-3, i vilken anordning det dielektriska föremålets bredd är dimensionerad enligt formeln d<(w-6ö), där ö är skindjupet i ledaren.

6. Anordning (100) för jämnare strömfördelning i en transmissionsledning, vilken anordning innefattar ett första ledande skikt (10), ett dielektriskt skikt (20) samt ett jordplan (30), där det första ledande skiktet (10), det dielektriska skiktet (20) samt jordplanet (30) har sin huvudsakliga utsträckning väsentligen i samma riktning, med det dielektriska skiktet (20) anordnat mellan det första ledande skiktet (10) och jordplanet (30), vilken anordning (100) vidare 10 15 514 715 innefattar ett föremål (60) beläget mellan det dielektriska skiktet (20) och jordp|anet (30), k ä n n e t e c k n a d d ä r a v att nämnda föremål (60) utgörs av en kropp (60) av ett ledande material, vilken kropp är förbunden med jordp|anet.

7. Anordning (100) enligt krav 6, i vilken anordning nämnda föremål utgörs av en del (70) av själva jordp|anet, vilken del (70) är konkav från övriga jordp|anet, i riktning mot det dielektriska skiktet (20).

8. Anordning (100) enligt krav 6 eller 7, i vilken anordning bredden hos kroppen (60,70) av ledande material år mindre än bredden hos det första ledande skiktet (10).

9. Anordning (100) enligt något av kraven 6-8, vilken anordning vidare innefattar ett andra ledande skikt (50), vilket har sin huvudsakliga utsträckning i samma riktning som det första ledande skiktet (10), beläget på den sida om det dielektriska skiktet (20) som ej år vänt mot det första ledande skiktet (10), och sträcker sig parallellt med det första ledande skiktet, samt är galvaniskt förbundet med det första ledande skiktet.