SE520792C2 - Fyrports hybridmikrostripkrets av Langetyp - Google Patents

Description

UI lO l5 20 h) UW 30 520 792 rer insatta mellan ingångsportarna och de kopplade portarna, och mellan de direkta och isolerade portarna. Dessutom är den kända anordningen utformad för RF-frekvenser i storleksord- ningen lO GHz.

Föreliggande uppfinning syftar till att tillhandahålla en mindre krets, specifikt för mycket lägre frekvenser i inter- vallet fràn 0,5 till 5,0 GHz, och specifikt i det frekvensin~ tervall som används i trådlösa kommunikationssystem.

Emellertid, då man försöker erhålla en tillfredsställande koppling, normalt 3 dB, blir stripledarna och mellanrummen mellan dem mycket smala, med åtföljande försämring av mikro- stripledningens Q-faktor och en hög inlänkningsförlust. Därför är det svårt att utnyttja standardmetoder, speciellt tillverk- ningsmetoder baserade på PCB-teknologi.

Sammanfattning av uppfinningen Följaktligen är det huvudsakliga ändamålet med uppfinningen att minska problemen antydda ovan, och att tillhandahålla en kretsstruktur som möjliggör användning av standardteknologi för att tillverka en mikrostripkrets som är driftsduglig även i relativt låga frekvensband.

Detta ändamal åstadkonmes gen^m en mi ledningsvis angivna slaget, där stripledarsektionerna i de första och andra stripledarna är uppdelade i första och andra delar som sträcker sig längsgående i motsatta riktningar, sida vid sida, varvid de parallella ledarsektionerna i varje strip- ledare i den första delen är förbundna med en första respekti- ve andra förgreningspunktstripsektion, som i sidled leder till tillhörande parallella ledarsektioner i den andra delen. Före- trädesvis utgörs de korsande förbindningarna av standard mik- 7032la översättning till svenska; 02-04-16 lO 15 20 k) LH 30 520 792 í*ï% rostripteknologikomponenter, sàsom noll-ohms-resistorer. En- ligt uppfinningen är stripledarsektioner uppdelade i första och andra delar som sträcker sig i motsatta riktningar, varvid dessa delar består av åtminstone två parallella ledarsektioner som tillhör den första stripledaren och ätminstone två ledar- sektioner som tillhör den andra stripledaren.

Genom att anordna kretsen i tvä delar sida vid sida, kan de totala dimensionerna för anordningen minskas, och det är också möjligt att använda relativt breda, parallellt uppdelade stripledare med relativt stora mellanrum dem emellan. Som en konsekvens av detta kommer mikrostripledningens Q-faktor att vara hög och inlänkningsförlusten att vara liten. Dessutom kan standard PCB-teknologi för mikrostripkretsar användas, och överkopplingsledare kan utgöras av kommersiellt tillgängliga noll-ohms-resistorer.

Kort beskrivning av ritningarna Uppfinningen kommer nu att beskrivas mer ingående med hänvis- ning till de bifogade ritningarna, som visar en föredragen ut- föringsform.

Figur l visar schematiskt sammankopplingen av olika striple- darsektioner innefattade i hybridmikrostripkretsen enligt upp- finningen.

Figur 2 visar en perspektivvy över en implementerad utförings- form av kretsen enligt uppfinningen.

Figur 3 visar en vy i planet över mikrostripmönster i anord- ningen enligt figur 2. 7032la översättning till svenska; 02-04-16 10 15 20 25 30 i 520 7-92. 4 Figur 4 visar ett tvärsnitt genom mikrostripkretsen som visas i figurerna 2 och 3.

Detaljerad beskrivning av en föredragen utföringsform Figur 1 visar en grundläggande anordning av stripledarna inne fattade i fyrports hybridmikrostripkretsen enligt uppfinning- en. De fyra portarna benämns P1 till P4, där P1 är en ingàngsport och P2 är en direkt port, som är direkt och kon- duktivt kopplad till ingàngsporten P1. Porten P3 är en isole- rad port, medan P4 är en kopplad port, varvid dessa bàda por- tar är direkt och konduktivt kopplade till varandra. En RF- signal som läggs pà ingängsporten P1 kommer sändas konduktivt till den direkta porten P2 och, samtidigt, genom elektromagne- tisk koppling, till den kopplade porten P4.

I enlighet med uppfinningen innefattar mikrostripkretsen tvà delar, nämligen en första del, generellt betecknad med 10, och en andra del, generellt betecknad med 20. De tvä delarna 10 och 20 är fysiskt belägna sida vid sida, men de är elektriskt kopplade i serie till varandra.

Således är ingängsporten P1 ansluten till tvä parallella le- darsektioner 11, 13 i den första kretsdelen 10, varvid dessa bàda sektioner är gemensamt anslutna till en terminal 30. Ter- minalen 30 är kopplad till en första förgreningspunktstripsek- tion 31 som i sidled leder till en annan terminal 32. Termina- len 32 är kopplad till tvà parallella stripledarsektioner 21, 23 i den andra kretsdelen 20, varvid dessa ledarsektioner 21 och 23 är gemensamt anslutna till den direkta porten P2. Såle- des erhàlles en kontinuerlig, ledande väg från ingàngsporten . "11 J.

Llll Llfiill irekta porten P2 som har den allmänna formen av W) FJ CJ (D tt U, och som allmänt sträcker sig utmed längsriktningen L. 70321a översättning till svenska; 02-04-16 10 15 20 [U LH 30 520 792 På ett liknande sätt är den isolerade porten P3 kopplad till två parallella ledarsektioner 12 och 14, vilka är gemensamt anslutna till en terminal 40. Terminalen 40 är kopplad genom en andra förgreningspunktstripsektion 41 som i sidled leder till en terminal 42, som i sin tur är kopplad till två paral- lella ledarsektioner 22 och 24 i den andra kretsdelen 20. Des- sa ledardelar 22 och 24 är gemensamt kopplade till den koppla- de porten P4. Portarna P3 och P4 är sålunda konduktivt koppla- de till varandra genom en konduktiv väg som också är konfigu- rerad som bokstaven U.

Genom denna generella konfiguration kan de totala dimensioner- na för anordningen hållas relativt små.

En praktisk utföringsform som implementerar den generella strukturen som visas i figur 1, visas i figurerna 2, 3 och 4.

Hybridmikrostripkretsen är anordnad på ett plant, i allmänhet rektangulärt substrat 1 av ett dielektriskt material av slaget DICLAD 527, en kommersiellt tillgänglig produkt som kan erhål- las från Arlon. Detta material har en dielektricitetskonstant pà 2,55, och tjockleken av det dielektriska substratet är 0,76 mm i den föredragna utföringsformen.

An C11 91° P örsta yta av substratet 1 (i figur 4 den undre sidan) finns det ett jordplansskikt 2 bestående av ett tunt metall- skikt, i den föredragna utföringsformen Cu, som har en tjock- lek på 0,035 mm. På en andra yta motsatt den första ytan (i figur 4 den övre sidan), finns det ett mikrostripmönster 3 som implementerar den generella strukturen visad i figur l. 70321a översättning till svenska,- 02-04-16 lO 15 20 b.) (Il 30 520 792 Emellertid är stripledarna, vilket visas tydligast i figur 3, i den praktiska utföringsformen anordnade pä ett nägot modifi- erat sätt för att minimera antalet korsande ledarsektioner.

Mönstret 3 erhålles t. ex. genom att trycka eller etsa ett tunt metallskikt, t. ex. likaledes av Cu med samma tjocklek som jordplansskiktet 2, dvs. 0,035 mm.

De fyra portarna P1, P2, P3 och P4 utgörs av terminalplattor anordnade i de fyra hörnen av anordningen.

Sàsom framgår av figur 3 bestàr den första stripledaren kopp- lad till ingàngsporten P1 av en ledarsektion med tvà delar 11A och 11B (motsvarande sektion 11 i figur 1), och en parallell ledarsektion med tvà delar 13A och 13B (motsvarande ledarsek- tionen 13 i figur 1). Ledarsektionsdelen 11A är kopplad till ledarsektionsdelen 11B medelst en diagonalt utsträckande över- kopplingsförbindning 15 i form av en O ohms resistor av känt slag.

Ingàngsporten Pl är kopplad till ledarsektionsdelen 13A genom en tvärgàende överkopplingsförbindning 16, och ledarsektions- delen 13A är kopplad till ledarsektionsdelen 13B medelst en diagonalt sig sträckande överkopplingsförbindning 17. Alla dessa ledarsektionsdelar 11A, 11B, 13A, 13B tillhör den första stripledaren i den första delen 10 i anordningen.

Ledarsektionsdelarna llB och 13B är gemensamt anslutna till en terminal eller punkt 30, som i sin tur är kopplad till en för- sta förgreningspunktstripsektion 31 som i sidled leder till r »JA a Ä-v-q .Jfiïñ 'WIN LLCLJ. (SLLLQLG KÅCLCJ. LU. 70321a översättning till svenska; 02-04-16 10 l5 20 l\_) LH 30 520 792 Fràn terminalen eller punkten 32 har en första stripledare tvà parallella grenar eller ledarsektionsdelar 21B och 23B, som respektive kopplas medelst diagonalt sig stràckande kopplade sektioner 2lC och 23C, till ledarsektionsdelarna 21A och 23A, som bàda är anslutna till den direkta porten P2. Ledarsek- tionsdelarna 21A och 21B motsvarar ledarsektionen 21 i figur 1, och ledarsektionsdelarna 23A och 23B motsvarar ledaren 23 i figur l. Ledarsektionsdelen 21A är kopplad till den direkta porten P2 genom en tvàrgáende överkopplingsförbindning 27.

Pà ett liknande sätt kopplas den isolerade porten P3 och den kopplade porten P4 genom en andra stripledare som har ledar- sektionsdelarna 12A, 12B och 14A, 14B i den första delen 10, en andra förgreningspunktstripsektion 41 mellan terminalerna 40 och 42 i de första och andra kretsdelarna 10 respektive 20, och ömsesidigt parallella ledarsektionsdelarna 22A, 22B och 24A, 24B.

Ledarsektionsdelarna 12A, l2B är kopplade genom en diagonalt sig sträckande ledarsektion l2C, och ledarsektionsdelarna 14A och 14B är kopplade genom en diagonalt utstràckande ledarsek- tion 14C. Ledarsektionerna 22A och 22B är kopplade genom en diagonalt sig stràckande överkopplingsförbindning 25, och le- darsektionsdelarna 24A, 24B är kopplade genom en diagonalt sig sträckande överkopplingsförbindning 26. Den isolerade porten P3 är kopplad till ledarsektionsdelen 14B genom en tvärgàende förbindning 18, och den kopplade porten P4 är ansluten till kontaktsektionsdelen 22B genom en tvärgàende förbindning 28.

Förbindningarna 16-18 och 25-28 är alla av samma slag som för- LJ...¿| _....__._... -1 r- LJLJJUJ. .LLIQCIL .LD . 7032la översättning till svenska; 02-04-16 lO l5 20 fx) U'| 30 520 792 8 Såsom är känt i och för sig, åstadkommes en elektromagnetisk koppling mellan de parallella ledarsektionerna som tillhör de två olika stripledarna, t. ex. mellan ledarsektionerna 11A, llB, 13A, l3B à ena sidan, och ledarsektionerna 12A, l2B, 14A, 14B à andra sidan (i den första delen 10 av kretsanordningen).

Följaktligen kommer en insignal som läggs på ingångsporten P1 att delas upp i en första signalkomponent som anländer till den direkta porten P2, och en andra signalkomponent som anlän- der till den kopplade porten P4. Dessa två signalkomponenter har i allmänhet samma energiinnehåll och amplitud, förutsatt att kopplingen är effektivt 3 dB. I syfte att åstadkomma en effektiv sådan koppling bör längden av ledarsektionerna 11A, 11B, etc., och således längden av den rektangulära konfigura- tionens längre sida för hela kretsen, vara en kvarts våglängd eller, generellt, N/4 av en våglängd, där N är ett udda hel- tal.

Signalkomponenterna som uppträder vid den direkta och den kopplade porten P2 och P4 är ömsesidigt fasskiftade 90°.

Det har visat sig att med strukturen på mikrostripmönstret vi- sat i figur 3 åstadkommes en sådan koppling i RF- frekvensområdet som normalt används i mobiltelefonkommunika- tionssystem, trots att stripledarsektionerna är relativt bre- da, 0,3-0,7 mm, företrädesvis ungefär 0,5 mm, och har motsva- rande mellanrum dem emellan, likaledes 0,3-0,7 mm, företrädes- vis ungefär 0,5 mm, varigenom kretsen kan tillverkas genom normala metoder som används i vanlig PCB-teknologi, innefat- tande överkopplingsförbindning eller byglingar 15-18 och 25- 28.

Den visade utföringsformen kan varieras inom ramen för patent- kraven. Till exempel kan varje stripledare bestå av tre eller 7032151 översättning till svenska; 02-04-16 520 792 flera parallella sektioner i varje del 10, 20. Dessutom är det, om sà önskas, möjligt att använda mycket smala stripleda- re och mellanrum dem emellan (lika smala som i konventionella Lange-kopplare), och därigenom åstadkomma en ännu tätare kopp- lingsfaktor, såsom l dB istället för 3 dB. 70321a översättning till svenska; 02-04-16

Claims (11)

10 15 20 B) ifl 30 520 792 10 Patentkrav

1. Fyraportars hybridmikrostripkrets av modifierad Lange-typ, innefattande: - ett väsentligen plant dielektriskt substrat (1) som har en första och en andra yta belägna i motsatt förhållande till varandra, - ett jordplansskikt (2) av ett ledande material pä nämn- da första yta, - ett mikrostripmönster (3) av ett ledande material pà nämnda andra yta, - varvid nämnda mikrostripmönster innefattar en första stripledare (11, 13, 31, 21, 23) som sträcker sig mellan en ingángsport (P1) och en direkt port (P2,) och en andra strip- ledare (12, 14, 41, 22, 24) som sträcker sig mellan en isole- rad port (P3) och en kopplad port (P4), - varvid nämnda första och andra stripledare har ömsesi- digt parallella ledarsektioner som sträcker sig utmed en längsriktning (L), - varvid ledarsektionerna i den andra stripledaren är be- lägna i närheten av ledarsektionerna i den andra stripledaren för att koppla elektromagnetisk energi fràn nämnda första stripledare till nämnda andra stripledare, och för att dela upp en RF-signal pàförd nämnda ingàngsport (P1) till nämnda direkta och kopplade portar (P2, P4), - och varvid överkopplingsförbindningar (15-18, 25-28) är monterade pà nämnda parallella stripledare i syfte att upprät- ta en direkt ledande koppling mellan olika delar av nämnda sektioner som tillhör nämnda första stripledare respektive nämnda andra stripledare, kännetecknad av - att stripledarsektionerna i nämnda första och andra stripledare är uppdelade i första och andra delar (10, 20) som 70321a nya patentkrav se: 02-04-16 lO 15 20 30 520 792 ll sträcker sig i motsatta riktningar, sida vid sida parallellt med nämnda längsriktning (L), - att nämnda parallella ledarsektioner i varje stripleda- re i nämnda första del (10) är förenade till en första respek- tive en andra förgreningspunktstripsektion (31, 41), som i sidled leder till tillhörande parallella ledarsektioner i den andra delen (20), och - att var och en av nämnda första och andra delar (10, 20) består av åtminstone tvä parallella ledarsektioner (11, 13; 21, 23) som tillhör nämnda första stripledare och àtmin- stone tvä ledarsektioner (12, 14; 22, 24) som tillhör nämnda andra stripledare.

2. Hybridkrets enligt krav 1, kännetecknad av att var och en av nämnda parallella sektioner är uppdelade i längsriktningen i tvä delar (11A, 11B, 13A, 13B, 21A, 23B), som är anslutna till varandra genom parvis diagonalt korsande förbindningssek- tioner (12C, 14C, etc.) och överkopplingsförbindningar (15, l7, etC.).

3. Hybridkrets enligt krav 2, varvid nämnda överkopplingsför- bindningar (15-18, 25-28) bestàr av standard mikrostriptekno- logikomponenter.

4. Hybridkrets enligt krav 3, varvid nämnda överkopplingsför- bindningar är noll-ohms-resistorer.

5. Hybridkrets enligt nàgot av de föregående kraven, varvid en ände av nämnda första stripledarsektioner (11, 13) i nämnda första del (10) är gemensamt ansluten till nämnda ingängsport (P1) och den andra änden av dessa första stripledarsektioner är gemensamt ansluten till nämnda första förgreningspunkt- stripsektion (31), och en ände av nämnda första stripledarsek- 70321a nya patentkrav se; 02-04-16 10 15 20 30 520 792 12 tioner (21, 23) i nämnda andra del (20) är gemensamt ansluten till nämnda första förgreningspunktstripsektion (31) och den andra änden av dessa första stripledarsektioner är gemensamt ansluten till nämnda direkta port (P2), medan en ände av nämn- da andra stripledarsektioner (12, 14) i nämnda första del (10) är gemensamt ansluten till nämnda isolerade port (P3) och den andra änden av dessa andra stripledarsektioner är gemensamt ansluten till nämnda andra förgreningspunktstripsektion (41), och en ände av nämnda andra stripledarsektioner (22, 24) i nämnda andra del (20) är gemensamt ansluten till nämnda andra förgreningspunktstripsektion (41) och den andra änden av dessa andra stripledarsektioner är gemensamt ansluten till nämnda kopplade port (P4).

6. Hybridkrets enligt krav 5, varvid nämnda första förgre- ningspunktstripsektion (31) sträcker sig i sidled in i ett om- räde mellan nämnda isolerade port (P3) och nämnda kopplade port (P4), medan nämnda andra förgreningspunktstripsektion (41) sträcker sig i sidled in i ett omräde mellan nämnda ingàngsport (P1) och nämnda direkta port (P2).

7. Hybridkrets enligt något av föregående krav, varvid nämnda första och andra delar (10, 20) i kretsen är begränsade till ett rektangulärt omrâde med de fyra portarna belägna i dess fyra hörn,

8. Hybridkrets enligt krav 7, varvid längden av nämnda rek- tangulära omräde i nämnda longitudinella riktning är approxi- mativt N/4 av en våglängd för nämnda RF-signal, där N är ett udda heltal. 70321a nya patentkrav se; 02-04-16 lO 520 792 13

9. Hybridkrets enligt något av de föregående kraven, varvid kretsen är driftsduglig för RF-signaler i åtminstone ett mik- rovågsfrekvensband i frekvensområdet 0,5 till 5,0 GHz.

10. Hybridkrets enligt krav 9, varvid tjockleken av nämnda di- elektriska substrat är 0,5-1,0 mm.

11. ll. Hybriskrets enligt krav 10, varvid bredden av nämnda le- darsektioner är 0,3-0,7 mm, och mellanrummen mellan intillig- gande stripledarsektioner som tillhör nämnda första och andra stripledare likaledes är 0,3-0,7 mm. 7032la nya patentkrav se; 02-04-16