NL9400165A - Transmissielijnnetwerk. - Google Patents

Description

Transmissieliinnetwerk

De uitvinding heeft betrekking op een transmissielijn-netwerk, omvattende een opeenstapeling van een eerste geleidend grondvlak, een eerste plaatvormig diëlectricum met een althans nagenoeg konstante dikte, een binnen-geleiderstruktuur met een gegeven vorm, een tweede plaatvormig diëlectricum met een althans nagenoeg konstante dikte en een tweede geleidend grondvlak. Transmissielijn-netwerken van deze soort worden bijvoorbeeld toegepast als verdeelnetwerken in antennes van het phased array type of van het multibeam type. Een nadeel van deze bekende transmissielijnnetwerken is dat ze maar betrekkelijk weinig vermogen kunnen transporteren, doordat warmte wordt ontwikkeld in de plaatvormige diëlectrica nabij de binnengeleiderstructuur tengevolge van diëlectrische verliezen, wat oververhiting van het transmissielijn-netwerk zou kunnen veroorzaken.

Een mogelijke oplossing wordt gegeven in het octrooischrift EP-A-0.402.052, waarin wordt voorgesteld het plaatvormig diëlectricum te voorzien van een aantal gaten, gelocaliseerd tussen de binnengeleiderstructuur en het eerste en het tweede grondvlak. Op deze wijze wordt enerzijds de binnengeleiderstructuur voldoende ondersteund en anderzijds het volume aan diëlectrisch materiaal gereduceerd en dus de warmteontwikkeling verminderd.

Een bezwaar van deze bekende methode is dat er nog relatief veel diëlectricum tussen de binnengeleiderstructuur en het eerste en het tweede grondvlak aanwezig blijft en dat het beurtelings wel en niet aanwezig zijn van diëlectricum de golfeigenschappen van het transmissielijnnetwerk verslechtert.

De onderhavige uitvinding heeft tot doel een transmissie-lijnnetwerk te realiseren dat deze bezwaren niet kent en heeft als kenmerk, dat tenminste een plaatvormig diëlectricum is voorzien van een uitsparing waarvan de vorm althans in hoofdzaak overeenkomt met de vorm van de binnengeleiderstruktuur. Doorgaans zullen beide plaatvormige dielectrica van een identieke uitsparing zijn voorzien.

Op deze wijze is bewerkstelligd dat er weinig diëlectricum aanwezig is tussen de binnengeleiderstructuur en het eerste en het tweede grondvlak zonder dat dit de golfeigenschappen van het transmissielijnnetwerk verstoort.

Een gunstige uitvoeringsvorm van de uitvinding heeft als kenmerk, dat de uitsparing zich over de gehele dikte van het diëlectricum uitstrekt. Er is dan althans in hoofdzaak geen diëlectricum meer aanwezig tussen de binnengeleiderstructuur en het eerste en het tweede grondvlak. Het is dan wel nodig voorzieningen te treffen voor het ondersteunen van de binnengeleiderstructuur. Deze binnengeleiderstructuur omvat doorgaans een striplijn-netwerk.

In een eerste bijzonder gunstige uitvoeringsvorm kan men ter ondersteuning van het striplijn-netwerk de breedte van de uitsparing kleiner kiezen dan de breedte van het striplijn-netwerk ter plaatse. Op deze wijze wordt het volume van diëlectricum dat aanleiding zal geven tot het optreden van diëlectrische verliezen sterk gereduceerd, terwijl het nog aanwezige diëlectricum alleen aan de rand van de binnengeleiderstructuur aanwezig is, aan welke rand de optredende electrische veldsterkten en daarmee de optredende diëlectrische verliezen doorgaans geringer zijn. Bovendien is het doorgaans niet nodig de binnengeleiderstructuur over de hele lengte te ondersteunen, waardoor het voldoende kan zijn alleen plaatselijk, daar waar ondersteuning gewenst is, enig diëlectricum tussen de binnengeleiderstructuur en het eerste en het tweede grondvlak aanwezig te laten zijn.

In een tweede bijzonder gunstige uitvoeringsvorm kan men het striplijn-netwerk aanbrengen op een dunne diëlectrische laag, welke laag althans in hoofdzaak ligt opgesloten tussen het eerste en het tweede plaatvormig diëlectricum. Het is dan zelfs mogelijk om de breedte van de uitsparing groter te kiezen dan de breedte van de striplijn, waardoor diëlectrische verliezen in het plaatvormig diëlectricum geheel zijn geelimineerd.

Een bijkomend voordeel hierbij is dat men het striplijn-netwerk als een printed circuit kan uitvoeren, aangebracht op de diëlectrische laag. Dit maakt het mogelijk om ook complexe binnengeleiderstructuren relatief goedkoop te produceren.

Op deze wijze verkregen transmissielijnnetwerken kunnen grote vermogens transporteren, waarbij de beperkende factoren nog worden gevormd door ohmse verliezen in vooral de binnengeleiderstructuur en door diëlectrische verliezen in de diëlectrische laag. Door hiervoor bijvoorbeeld kapton of polyamide te kiezen kunnen deze diëlectrische verliezen laag gehouden worden.

Een additioneel voordeel van de uitvinding is dat het te transporteren vermogen verder kan worden opgevoerd door de binnengeleiderstructuur te koelen. Een verdere gunstige uitvoeringsvorm van de uitvinding heeft daartoe als kenmerk, dat is voorzien in middelen voor toevoer van een fluidumstroom langs althans een deel van het striplijn-netwerk ter koeling van het netwerk. Hiervoor kunnen eventueel additionele uitsparingen in een plaatvormig diëlectricum worden aangebracht. Door als fluidumstroom droge lucht te gebruiken wordt tevens voorkomen dat vocht in het transmissielijn-netwerk doordringt, welk vocht aanleiding kan zijn voor optreden van verdere verliezen.

Dit is vooral van belang als het plaatvormig diëlectricum is vervaardigd uit kunststof schuim, waarvan bekend is dat het water kan opnemen.

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van de volgende figuren, waarin:

Fig. 1 schematisch in bovenaanzicht een transmissielijn-netwerk weergeeft;

Fig. 2 in doorsnede een eerste uitvoeringsvorm van een transmissielijnnetwerk volgens de uitvinding weergeeft;

Fig. 3 in doorsnede een tweede uitvoeringsvorm van een transmissielijnnetwerk volgens de uitvinding weergeeft;

Fig. 4 in doorsnede een derde uitvoeringsvorm van een transmissielijnnetwerk volgens de uitvinding weergeeft.

Fig. 1 toont schematisch in bovenaanzicht een transmissielijnnetwerk, voorzien van een binnengeleiderstructuur 1. Het kan bijvoorbeeld bestemd zijn voor het verdelen van microgolfenergie, toegevoerd aan ingang 2, over de vier uitgangen 3a, 3b, 3c en 3d. Transmissielijnnetwerken van dit type worden veelvuldig toegepast in bijvoorbeeld antennes, waarbij een zender of een ontvanger wordt aangesloten aan ingang 2 en stralende elementen aan de uitgangen 3a, 3b, 3c en 3d. Binnengeleiderstructuur 1 is doorgaans een striplijn-netwerk dat ligt opgesloten in een sandwich-structuur 4, die hierna verder wordt beschreven.

Fig. 2 geeft in doorsnede volgens de lijn AA' in Fig. 1 een mogelijke opbouw van een transmissielijnnetwerk volgens de uitvinding. Binnengeleiderstructuur 1 ligt ingeklemd tussen een sandwich van een eerste geleidend grondvlak 5, een eerste plaatvormig diëlectricum 6, een tweede plaatvormig diëlectricum 7 en een tweede geleidend grondvlak 8. Om diëlectrische verliezen te voorkomen is volgens de uitvinding een deel van het diëlectricum nabij de binnen-geleiderstructuur 1 verwijderd in de vorm van uitsparingen 9 en 10 in respectievelijk het eerste plaatvormig diëlectricum 6 en het tweede plaatvormig diëlectricum 7. De uitsparingen 9 en 10 zijn van dien aard dat de vorm van binnengeleiderstructuur 1, zoals zichtbaar in Fig. 1, nauwkeurig wordt gevolgd en dat toch een voldoende ondersteuning van binnengeleiderstructuur 1 wordt gehandhaafd. Opgemerkt kan nog worden dat binnengeleiderstructuur 1 doorgaans een zeer veel comlexere vorm heeft dan is aangegeven in Fig. 1, niet alleen omdat doorgaans complexere functies vervuld moeten worden, maar ook omdat ter verkrijging van bijvoorbeeld een grote bandbreedte allerlei kompensatiestructuren zijn aangebracht.

Fig. 3 geeft eveneens in doorsnede volgens de lijn AA' in Fig. 1 een verdere mogelijke opbouw van een transmissielijnnetwerk volgens de uitvinding. Uitsparingen 9 en 10 zijn nu volledig, in die zin dat binnengeleiderstructuur 1 zweeft met uitzondering van de randen, die nog net geklemd zijn tussen het eerste plaatvormig diëlectricum 6 en het tweede plaatvormig diëlectricum 7. Door de randen van uitsparingen 6 en 7 een zekere schuinte te geven, zoals aangegeven in de figuur, kunnen de dielectrische verliezen verder worden beperkt. Deze opbouw is vooral van nut als de binnengeleiderstructuur 1 licht is, bijvoorbeeld een dun uitgevoerd striplijn-netwerk. Er kunnen dan wel ohmse verliezen optreden in binnengeleiderstructuur 1, maar hiervoor is een voldoende koeling mogelijk door bijvoorbeeld bij ingang 2 koele lucht in de kanaalvormige uitsparing 9 en 10 te blazen, welke lucht vervolgens aan uitgangen 3a, 3b, 3c en 3d kan ontsnappen. Ook bij meer ingewikkelde vormen van binnengeleider-structuur 1 is dat mogelijk, eventueel onder toepassing van additionele uitsparingen in plaatvormig diëlectricum 6 en 7 speciaal aangebracht voor het transport van een koelend fluidum.

Fig. 4 geeft eveneens in doorsnede volgens de lijn AA' in Fig. 1 een verdere mogelijke opbouw van een transmissie-lijnnetwerk volgens de uitvinding. Binnengeleiderstructuur 1 is nu uitgevoerd als een striplijn-netwerk aangebracht op een dunne diëlectrische laag 11, bijvoorbeeld als een printed circuit. Het voordeel hiervan is dat ook complexe striplijn-netwerken goedkoop geproduceerd kunnen worden. Uitsparingen 9 en 10 kunnen nu zelfs breder zijn dan binnengeleiderstructuur 1 ter plaatse, omdat ondersteuning wordt verkregen via de dunne diëlectrische laag 11. Diëlectrische laag 11 introduceert diëlectrische verliezen, maar door een geschikte keuze van het materiaal, bijvoorbeeld kapton of polyamide, eventueel gewapend met glas, kunnen deze verliezen worden beperkt. Bovendien kunnen ook hier weer de kanalen, gevormd door uitsparingen 9 en 10, worden gebruikt voor het koelen van binnengeleiderstructuur 1, inclusief de diëlectrische laag.

Hoewel in de hier beschreven uitvoeringsvormen de sandwich 4 steeds vlak is weergegeven, kan de uitvinding ook worden toegepast bij gekromde oppervlakken, bijvoorbeeld voor het voeden van een conformal antenna array.

Claims (10)

1. Transmissielijnnetwerk, omvattende een opeenstapeling van een eerste geleidend grondvlak, een eerste plaatvormig diëlectricum met een althans nagenoeg konstante dikte, een binnengeleiderstruktuur met een gegeven vorm, een tweede plaatvormig diëlectricum met een althans nagenoeg konstante dikte en een tweede geleidend grondvlak, met het kenmerk, dat tenminste een plaatvormig diëlectricum is voorzien van een uitsparing waarvan de vorm althans in hoofdzaak overeenkomt met de vorm van de binnengeleiderstruktuur.

2. Transmissielijnnetwerk volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat beide plaatvormige diëlectrica van een uitsparing zijn voorzien.

3. Transmissielijnnetwerk volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de uitsparing zich over de gehele dikte van het diëlectricum uitstrekt.

4. Transmissielijnnetwerk volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de binnengeleiderstruktuur een striplijn-netwerk omvat.

5. Transmissielijnnetwerk volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat ter ondersteuning van het striplijn-netwerk de breedte van de uitsparing althans plaatsgewijs kleiner is gekozen dan de breedte van het striplijn-netwerk ter plaatse.

6. Transmissielijnnetwerk volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het striplijn-netwerk is aangebracht op een diëlectrische laag, welke laag althans in hoofdzaak ligt opgesloten tussen het eerste en het tweede plaatvormig diëlectricum.

7. Transmissielijnnetwerk volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat het striplijn-netwerk een printed circuit omvat, aangebracht op de diëelectrische laag.

8. Transmissielijn netwerk volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk, dat de diëlectrische laag kapton of polyamide bevat.

9. Transmissielijnnetwerk volgens één der conclusies 5, 6 of 7, met het kenmerk, dat is voorzien in middelen voor toevoer van een fluidumstroom langs althans een deel van het striplijn-netwerk ter koeling van het netwerk.

10. Transmissielijnnetwerk volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat het plaatvormig diëlectricum is vervaardigd uit een kunststof schuim.