DE1954644C3 - Richtkoppler - Google Patents

Description

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mittlung dieser Werte ist in dem oben aufgeführten technischen Bericht angegeben

Zur Erzielung einer insbesondere für gedruckte Platten geeigneten Bauform eines Richtkopplers bei etwa 50 MHz mittlerer Betriebsfrequenz wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß Durchgangs- und Koppelleitung (3, 5) in je einer Wicklungslage übereinander auf dem Spulenkörper (1) angeordnet sind. Bei kleiner Lsistungsaufteilung sind die beiden Leitungen vorteilhafterweise in zwei gleichsinnig gewikkelte Lagen, unter Zwischenlegung einer isolierenden Abstandsschicht auf dem Spulenkörper angeordnet, und bei großer Leistungsaufteilung, beispielsweise bei einem 3-dB-Kopper, sind die beiden Leitungen in zwei gegensinnig gewickelte Lagen gewickelt. Die Spulenkörper sind aus Metall oder auch aus einem magnetisch durchlässigen Werkstoff. Als Abschluß des Wickels wird man vorteilhafterweise eine an Bezugspotential angeschlossene Metallfolie vorsehen.

An Hand der Zeichnung wird nun die Erfindung in zweckmäßigen Ausführungsbeispielen näher beschrieben.

F i g. 1 zeigt das Ausführungsbeispiel eines Richtkopplers in geschnittener Darstellungsweise für kleine Leistungsaufteilung und

Fig. 2 einen Richtkoppler als 3-dB-Koppler ebenfalls in geschnittener Darstellungsweise.

Auf dem Spulenkörper 1 in der Fig. 1, der in diesem Ausführungsbeispiel aus Metall (Messing versilbert) besteht, ist eine untere Isolierschicht 2 aus einer Folie aufgewickelt. Darüber befindet sich die Durchgangsleitung 3, wobei die Drahtwickel in bekannter Weise nebeneinander angeordnet sind.

Eine Zwischenlage 4, die als Abstandsschicht dient und somit die Koppelkapazität zwischen Durchgangsleitung und Koppelleitung bestimmt, trennt die Durchgangsleitung 3 von der Koppelleitung 5. Diese ist im gleichen Windungssinn ausgeführt.

Der Abstand der Koppelleitung bestimmt ferner die Koppeldämpfung zwischen Durchgangsleitung 3 und Koppelleitung 5, wobei außerdem die Leitungslänge mit zu berücksichtigen ist. Eine weitere Isolierfolie 6 isoliert die Koppelleitung 5 von einer Abschirmfnlie 7, die gegen Bezugspotential geschaltet ist. Der Abstand zwischen Koppelleitung 5 und Abschirmfolie? stellt eine Kapazität dar, deren Größe sich auf den Wellenwiderstand der Koppelleitung 5 mit auswirkt. Das gleiche trifft für die Durchgangsleitur.g 3 zu, deren Abstand von dem Spulenkörper 1 (Messing) in diesem Ausführungsbeispiel mit beachtet werden muß, da dieser sich auf die Kapazität und damit auch auf den Wellenwiderstand der Durchgangsleitung 3 auswirkt.

Der Spulenkörper 1 ist für seine Verwendung in gedruckten Leiterplatten mit Stehbolzen 8 versehen, die in vorgefertigte Bohrungen einer gedruckten

ίο Leiterplatte eingesteckt und mit der Metallauflage der gedruckten Leiterplatte verlötet werden. 9 a und 9 b sind die Drahtenden der Koppellsitung 5, die ebenfalls in der gedruckten Leiterplatte verlötet werden. Die Leiterenden der Durchgangsleitung 3 sind durch die Darstellungsweise unsichtbar.

In der F i g. 2 ist ein 3-dB-Koppler im Schnitt dargestellt. Dieser unterscheidet sich von dem Richtkoppler gemäß der F i g. 1 darin, daß die Koppelleitung 5 unmittelbar auf die Durchgangsleitung 3 im

ao entgegengesetzten Wickelsinn . iifgewickelt ist.

Der 3-dB-Koppler gemäß der ^ i g. 2 setzt ja voraus, daß in dem Koppler eine Leistungsteilung zu gleichen Teilen stattfindet. Hierzu ist es erforderlich, daß eine so feste Kopplung der beiden Leitungen

•5 miteinander erreicht wird, daß diese Voraussetzung erfüllt ist. Man geht dabei von der Überlegung aus, daß bei entgegengesetztem Wickelsinn jede Windung der Durchgangsspule 3 mit einer entsprechenden Windung der Koppelspule S ein Übertragungselement

jo darstellt, in das ein Teil der Energie übertragen wird. Da diese Übertragungselemente phasenrichtig in Reihe liegen, addieren sich die Leistungsteile zu der Gesamtleistung, die eben in diesem Falle 50°■« der eingespeisten Leistung ist. Die Leitungslänge ist frequenzbestimmend. Auf diese Weise kann man durch entsprechende Windungszahl einen großen Frequenzbereich mit diesem Aufbau erfassen.

Dieser 3-dB-Kopplcr gemäß der F i g. 2 ist für eine Mittenfrequenz von 50 MHz vorgesehen und überdeckt selbst aber nur eine kleine Bandbreite, die für bestimmte Aufgaben ausreichend ist. Der Richtkoppler der Fig. 1 hat eine Koppeldämpfung von 2OrIB bei der gleichen Mittenfiequenz und läßt eine große Bandbreite über mehrere Oktaven zu. Die Kichtdämpfung dieses Richtkopplers liegt bei etwa 40 dB, was ja entscheidend von einem guten Abschlußwiderstand (Zo) abhängig ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Anordnungen der zwei miteinander verkoppelten Patentansprüche- Leitungen geführt. Besonders einfach läßt sich ein Richtkoppler gestalten je kürzer die Betriebswellen-

1. Aus je einer auf einen gemeinsamen Spulen- länge ist, da man hierbei mit verhältnismäßig kleinen körper gewickelten Durchgangs- und Koppel- 5 Gebilden auskommt. Schwieriger ist die Aufgabe zu leitung bestehender Richtkoppler als Bauelement lösen, einen Richtkoppler zu erstellen, der im Befür gedruckte Leiterplatten, dadurch ge- reich von etwa 50MHz liegt. Da die Koppellänge kennzeichnet, daß Durchgangs- und Kop- eines Richlkopplers mindestens λ/4 seiner Betriebspeileitung (3, 5) in je einer Wicklungslage über- wellenlänge betragen muß, kommt man be dieser einander auf dem Spulenkörper (1) angeordnet 10 aufgeführten Frequenz auf eine beachtliche Bausind, länge, die für die heutige Bauweise nicht mehr trag-

2. Richtkoppler nach Anspruch 1 für kleine bar ist.

Leistungsaufteilung, dadurch gekennzeichnet, daß Nun ist man dazu übergegangen, die miteinander die beiden Leitungen (3, 5) in zwei gleichsinnig \ erkoppelten Leitungen, die gewöhnlich nebeneingewickelten Lagen, vorzugsweise unter Zwischen- ₁₅ ander als Bandleitungen ausgeführt werden, aufzulage einer isolierenden Abstandsschicht (4), auf wickeln. Hierbei ergeben sich aber Schwierigkeiten, dem Spulenkörper (1) angeordnet sind. da durch die entstehende Form, die vorgegebene,

3. Richtkoppler nach Anspruch 1 für große die Richtwirkung hervorrufende, gemeinsame induk-LeistungsaufleUung, vorzugsweise für 3-dB-Kopp- tive und kapazitive Verkopplung verändert wird, ler, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Lei- 10 Selbst bei dieser Bauweise nebeneinander angeordtungen (2, 5) in zwei gegensinnig gewickelten La- neter Wicklungen erhält man bei dieser Betriebsfregen auf dem Spulenkörper (1) angeordnet sind. quenz schon beachtliche Bauformen, die für mo-

4. Richtkoppler nach Anspruch 1, dadurch ge- derne Kleinbauweise nicht mehr geeignet sind,
kennzeichnet, daß der Spulenkörper (4) aus Me- Aus der deutschen Auslegeschrift 1 246 061 ist ein tall besteht. 35 erdsymmetrischer Richtkoppler bekanntgeworden.

5. Richtkoppler nach Anspruch 1, dadurch ge- Dieser Richtkoppler besteht aus zwei nebeneinander kennzeichnet, daß der Spulenkörper (4) aus als Koppler wirkenden Drähten, die eine Länge von einem magnetisch durchlässigen Werkstoff be- )jA oder einem ungeradzahligen Vielfachen davon steht. haben. Dieses Leiterpaar ist mit einem vorbestimm-

6. Richtkoppler nach einem der obigen An- 30 ten Abstand von Windung zu Windung auf einer mesprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Spu- tallischen Unterlage aufgewickelt. Diese Ausfühlcnsystem mit einer an Bezugspotential ange- rungsform ist ihrer Abmessung nach von der Beschlossenen Metallfolie (7) abgtdeckt ist. tricbswellenlänge des Richtkopplers abhängig. Das

bedeutet, daß dieser Richtkoppler bei der heute ge-

35 forderten Raumersparnis an die kommerzielle Tech-

nik. z. B. auf Leiterplatten, nicht mehr verwendbar ist.

Auch der in der deutschen Offcnlegungsschrift 1516 007 beschriebene Richtkoppler für Antennen-

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem 40 steckdosen geht in seinem Aufbau davon aus, daß

aus je einer auf einen gemeinsamen Spulenkörper d_as koppelnde Leiterpaar in einem vorbestimmten

gewickelten Durchgangs- und Koppellcitung be- Abstand voneinander auf eine metallische Unterlage

stehenden Richtkoppler als Bauelement für ge- aufgewickelt ist. Die Abmessungen dieser Ausfüh-

druckte Leiterplatten. rungsform sind ebenfalls für gedruckte Leiterplatten

Zwei miteinander gekoppelte Leitungen zeigen un- 45 nicht verwendbar.

ter bestimmten Voraussetzungen die Eigenschaft, Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deselcktrische Energie hoher Frequenz nur in einer Rieh- halt», einen Richtkoppler zu schaffen, der für getung zu transportieren. Diese Richtwirkung wird druckte Leiterplatten geeignet ist, d. h. in seinen Abdurch die gemeinsam induktive und kapazitive Ver- mcssungen den raumsparenden Forderungen entkopplung erreicht, wobei diese in einem bestimmten 50 spricht.

Verhältnis zueinander stehen und über eine von der \y\_c vorliegende Erfindung zeigt nun einen Weg,

Frequenz abhängige Leitungslänge erfolgen müssen. _wj_{c man e}j_nen Richtkoppler bei obengenannter Fre-

Außerdem besteht für eine Richtwirkung des Ener- quenz (50 MHz) als Mittenfrequenz ausbilden muß,

gictransportes die Bedingung, daß die beiden mitein- _{um e}j_ne kleine, für gedruckte Leiterplatten geeig-

andcr verkoppelten Leitungen an ihren vier Klein- 55 ncte Bauform zu erreichen

men mit ihrem Wellenwiderstand abgeschlossen Hierbei geht man davon aus, daß die für eine gesind. Die für tine gewünschte Richtwirkung bei wünschte Richtwirkung in dem oben aufgeführten einem Richtkoppler geltenden Gesetzmäßigkeiten technischen Bericht geforderten Bedingungen erfüllt haben E. M. T. Jones und J.T. BoIIJahn in sind. Für einen gerichteten Energietransport muß
IRE Trans on MTT, Vol. MTT-4, S. 75 bis 81, 60

April 1956, unter dem Titel »Couplcd-Strip-Trans- _{K =} Zoe Zoo ₌ j

mission-Line Filters and Directional Couplers« zu- χ_Ο(, , γ_υο '' < '° ^oe
sammcngestcllt.

Wie oben erwähnt, bedarf es für die Richlwirkung sein, wobei K den Kopplungsfaktor, Zo den Abzweier miteinander verkoppelter Leitungen einer be- 65 schlußwiderstand jeweils an den vier Klemmen des stimmten Koppcllänge der Leitungen, die von der Richtkopplers, Zoe den Abschlußwiderstand bei gegebenen Frequenz abhängig ist. Die zu erfüllenden Gleichtakt und Zoo den Abschlußwiderstand bei GeBedingungen haben schon zu vierlerlei Formen und gentakt bedeuten. Ein genaues Meßverfahren zur Er-