DE19917037C1

DE19917037C1 - HF signal transmission line has 3 line conductors with first and second conductors and second and third conductors respectively forming 2 partial lines with capacitive coupling between first and second conductors

Info

Publication number: DE19917037C1
Application number: DE1999117037
Authority: DE
Inventors: Walter Kreis
Original assignee: Temic Semiconductor GmbH
Current assignee: Microchip Technology Munich GmbH
Priority date: 1999-04-15
Filing date: 1999-04-15
Publication date: 2000-11-30
Anticipated expiration: 2019-04-16

Abstract

The HF transmission line has 3 separate conductors (1, 2, 3) extending between its input (I) and its output (O), the input ends (10, 30) of the first and third conductor forming the transmission line input and the output ends (21, 31) of the second and third conductor forming the output of the transmission line, with a capacitive coupling between the first and second conductors. The first conductor and the second conductor form a first partial line (L1) and the second conductor and the third conductor form a second partial line (L2) with a higher characteristic impedance and/or a lower damping value.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochfrequenzleitung zur Übertragung eines Hochfre quenzsignals.The invention relates to a radio frequency line for transmitting a radio frequency frequency signal.

Aus der DE 42 12 871 A1 ist eine Koaxialleiteranordnung bekannt, die mehrere ineinandergekoppelte Koaxialleitungen als Teilleitungen aufweist, wobei die Koaxialleitungen zur Übertragung jeweils eines Hochfrequenzsignals (HF-Signal) vorgesehen sind und jeweils einen Eingang zur Einkopplung des jeweiligen HF- Signals sowie jeweils einen Ausgang zur Auskopplung des jeweiligen HF-Signals aufweisen.From DE 42 12 871 A1 a coaxial conductor arrangement is known, the several interlocked coaxial lines as sub-lines, the Coaxial lines for the transmission of one high-frequency signal (HF signal) are provided and each have an input for coupling the respective HF Signals as well as an output for decoupling the respective RF signal exhibit.

In der Hochfrequenztechnik ergibt sich häufig die Notwendigkeit, bei der Über tragung von HF-Signalen eine Gleichstromentkopplung vorzunehmen. Zu diesem Zweck wird das HF-Signal in der Regel über einen Kondensator geführt. Der we sentliche Nachteil einer derartigen Entkopplung liegt darin, daß aufgrund der geometrischen Abmessungen des Kondensators eine Stoßstelle entsteht, an der ein Teil des HF-Signals reflektiert wird.In high frequency technology, there is often a need for over carrying RF signals to carry out a DC decoupling. To this For this purpose, the RF signal is usually passed through a capacitor. The we Significant disadvantage of such decoupling is that due to the Geometric dimensions of the capacitor creates a joint at which a Part of the RF signal is reflected.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Hochfrequenzleitung anzu geben, die Gleichanteile des HF-Signals unterdrückt.The invention is therefore based on the object of switching on a high-frequency line give the DC components of the RF signal suppressed.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. The object is achieved by the features of patent claim 1. Beneficial Refinements and developments result from the subclaims.

Die erfindungsgemäße Hochfrequenzleitung weist zwischen einer Eingangsseite und einer Ausgangsseite drei Leiter auf, wobei die eingangsseitigen Enden des ersten und dritten Leiters einen Eingang der Hochfrequenzleitung bilden und die ausgangsseitigen Enden des zweiten und dritten Leiters einen Ausgang der Hoch frequenzleitung bilden. Ferner bildet der erste Leiter mit dem zweiten Leiter eine erste Teilleitung und der zweite Leiter mit dem dritten Leiter eine zweite Teillei tung. Die Teilleitungen sind derart ausgeführt, daß der Wellenwiderstand der er sten Teilleitung kleiner ist als der Wellenwiderstand der zweiten Teilleitung und/oder die Dämpfung der ersten Teilleitung größer ist als die Dämpfung der zweiten Teilleitung. Die erste Teil leitung ist ausgangsseitig nicht abgeschlossen, so daß der Eingang und Ausgang der Hochfrequenzleitung gleichstrommäßig voneinander isoliert sind; hochfrequenzmä ßig sind der Eingang und der Ausgang jedoch nicht isoliert, da die erste Teilleitung als Kondensator wirkt und Kondensatoren eine Übertragung hochfrequenter Signale ermöglichen.The high-frequency line according to the invention points between an input side and an output side on three conductors, the input ends of the first and third conductors form an input of the radio-frequency line and the output-side ends of the second and third conductors an output of the high form frequency line. Furthermore, the first conductor forms one with the second conductor first partial line and the second conductor with the third conductor a second partial line tung. The sub-lines are designed such that the characteristic impedance of the most sub-line is smaller than the characteristic impedance of the second sub-line and / or the attenuation of the first partial line is greater than the attenuation of the second sub-line. The first part The line is not terminated on the output side, so that the input and output of the High-frequency line are isolated from each other in terms of direct current; radio frequency However, the input and the output are not isolated since the first sub-line acts as a capacitor and capacitors transmit high-frequency signals enable.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Hochfrequenzleitung als Koaxialleitung mit einem Innenleiter, einem inneren Schirm und einem äußeren Schirm ausgebildet, wobei der erste Leiter den Innenleiter bildet, der zweite Leiter den inneren Schirm bildet und der dritte Leiter den äußeren Schirm bildet.In an advantageous embodiment of the invention, the high-frequency line is as Coaxial line with an inner conductor, an inner shield and an outer Screen formed, the first conductor forms the inner conductor, the second conductor forms the inner screen and the third conductor forms the outer screen.

Der Wellenwiderstand der ersten Teilleitung ist vorzugsweise wesentlich kleiner als der Wellenwiderstand der zweiten Teilleitung. Dies läßt sich beispielsweise dadurch erreichen, daß zwischen dem ersten Leiter und dem zweiten Leiter eine dünne elek trisch isolierende Lackschicht oder eine dünne elektrisch isolierende Oxidschicht vorgesehen ist, wobei die Oxidschicht, insbesondere im Falle eines aus Aluminium bestehenden ersten Leiters oder eines Aluminium als wesentlichen Bestandteil ent haltenden Leiters, durch Oxidation des ersten Leiters hergestellt werden kann. Auf diese Weise erreicht man, daß die zwischen dem ersten und zweiten Leiter wirkende Kapazität eine hohe Güte aufweist.The characteristic impedance of the first sub-line is preferably significantly less than the characteristic impedance of the second sub-line. This can be done, for example achieve that between the first conductor and the second conductor a thin elec trically insulating lacquer layer or a thin electrically insulating oxide layer is provided, the oxide layer, in particular in the case of an aluminum existing first conductor or an aluminum as an essential component ent holding conductor, can be produced by oxidation of the first conductor. On in this way it is achieved that the one acting between the first and second conductors Capacity has a high quality.

Die Hochfrequenzleitung eignet sich bestens zur Realisierung eines breitbandigen Leistungsteilers, eines Impedanztransformators oder eines Richtkopplers.The high-frequency line is ideal for realizing a broadband Power divider, an impedance transformer or a directional coupler.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und Figuren näher erläutert werden. Es zeigen:The invention is intended to be explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments and figures are explained. Show it:

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Hochfrequenzleitung, Fig. 1 is a block diagram of the high frequency line of the invention,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der Hochfrequenzleitung aus Fig. 1. FIG. 2 shows an exemplary embodiment of the high-frequency line from FIG. 1.

Gemäß Fig. 1 weist die erfindungsgemäße Hochfrequenzleitung zwischen einer Eingangsseite A und einer Ausgangsseite B drei parallele Leiter 1, 2, 3 auf. Der erste Leiter 1 und der dritte Leiter 3 bilden mit ihren eingangsseitigen Enden 10, 30 einen Eingang I der Hochfrequenzleitung, an den eine Hochfrequenzquelle HF mit einem Innenwiderstand Ri angeschlossen ist. Die ausgangsseitigen Enden 21, 31 des zwei ten Leiters 2 und des dritten Leiters 3 bilden einen Ausgang O der Hochfrequenzlei tung, an den eine Last R angeschlossen ist. Das eingangsseitige Ende 20 des zwei ten Leiters 2 und das ausgangsseitige Ende 11 des ersten Leiters 1 werden nicht verschaltet. Der Abstand zwischen der zweiten Teilleitung L2 und der Last R kann, da kein Entkopplungskondensator dazwischengeschaltet werden muß, gering gehal ten werden, so daß am Ausgang O bei an den Wellenwiderstand Z2 der zweiten Teilleitung L2 angepaßter Last R keine Stoßstelle entsteht.According to Fig. 1 3, the radio-frequency line according to the invention between an input side and an output side B A three parallel conductors 1, 2 at. With their ends 10 , 30 on the input side, the first conductor 1 and the third conductor 3 form an input I of the high-frequency line, to which a high-frequency source HF with an internal resistance Ri is connected. The output ends 21 , 31 of the two-th conductor 2 and the third conductor 3 form an output O of the Hochfrequenzlei device, to which a load R is connected. The input end 20 of the two-th conductor 2 and the output end 11 of the first conductor 1 are not connected. The distance between the second sub-line L2 and the load R can be kept low, since no decoupling capacitor has to be interposed, so that at the output O with a load R adapted to the characteristic impedance Z2 of the second sub-line L2, there is no impact point.

Der erste Leiter 1 und der zweite Leiter 2 bilden eine erste Teilleitung L1 mit dem Wellenwiderstand Z1 und der Dämpfung α1 und der zweite und dritte Leiter 2, 3 bilden ihrerseits eine zweite Teilleitung L2 mit dem Wellenwiderstand Z2 und der Dämpfung α2.The first conductor 1 and the second conductor 2 form a first sub-line L1 with the characteristic impedance Z1 and the attenuation α1 and the second and third conductors 2 , 3 in turn form a second sub-line L2 with the characteristic impedance Z2 and the attenuation α2.

Die erste Teilleitung L1 ist ausgangsseitig nicht abgeschlossen, was zur Folge hat, daß der Eingang I und der Ausgang O der Hochfrequenzleitung voneinander gleich strommäßig isoliert sind; ein hochfrequenter Strom kann jedoch aufgrund der kapa zitiven Kopplung zwischen dem ersten und zweiten Leiter 1, 2 fließen.The first sub-line L1 is not terminated on the output side, with the result that the input I and the output O of the high-frequency line are insulated from one another in terms of current; however, a high-frequency current can flow between the first and second conductors 1 , 2 due to the capacitive coupling.

Das von der Hochfrequenzquelle HF als Spannung bereitgestellte HF-Signal wird entsprechend dem Verhältnis der Wellenwiderstände Z1, Z2 in zwei Teillsignale auf geteilt, von denen das erste der ersten Teilleitung L1 und das zweite der zweiten Teilleitung L2 zugeführt wird. Das erste Teilsignal wird bei geringer Dämpfung α1 der ersten Teilleitung L1 am ausgangsseitigem Ende 21, 31 dieser Teilleitung L1 reflek tiert und überlagert sich am Eingang I der Hochfrequenzleitung dem HF-Signal. Um solche störende Überlagerung zu vermeiden, ist die Hochfrequenzleitung derart aus geführt, daß der Wellenwiderstand Z1 der ersten Teilleitung L1 wesentlich kleiner ist als der Wellenwiderstand Z2 der zweiten Teilleitung L2. Infolgedessen wird lediglich ein geringer Anteil des HF-Signals der ersten Teilleitung L1 zugeführt, so daß auch nur ein geringer und nicht störender Anteil des HF-Signals zum Eingang 10, 20 der ersten Teilleitung L1 zurückreflektiert wird. Zusätzlich oder alternativ kann die Dämpfung α1 der ersten Teilleitung so groß gewählt werden, daß das reflektierte Signal in der ersten Teilleitung L1 soweit gedämpft wird, daß es am Eingang I der Hochfrequenzleitung nicht stört.The RF signal provided by the high-frequency source HF as a voltage is divided into two partial signals in accordance with the ratio of the wave resistances Z1, Z2, of which the first is supplied to the first sub-line L1 and the second to the second sub-line L2. The first sub-signal is reflected at low attenuation α1 of the first sub-line L1 at the output end 21 , 31 of this sub-line L1 and is superimposed on the RF signal at the input I of the high-frequency line. In order to avoid such interfering superimposition, the high-frequency line is designed in such a way that the characteristic impedance Z1 of the first partial line L1 is substantially smaller than the characteristic impedance Z2 of the second partial line L2. As a result, only a small portion of the RF signal is fed to the first sub-line L1, so that only a small and non-interfering portion of the RF signal is reflected back to the input 10 , 20 of the first sub-line L1. Additionally or alternatively, the attenuation α1 of the first sub-line can be chosen so large that the reflected signal in the first sub-line L1 is attenuated to such an extent that it does not interfere at the input I of the high-frequency line.

Die Teilleitungen L1, L2 der Hochfrequenzleitung können als Streifenleitungen aus geführt sein. Vorteilhafterweise ist die Hochfrequenzleitung jedoch wie in Fig. 2 gezeigt als Koaxialleitung mit einem Innenleiter, einem inneren koaxialen Schirm und einem äußeren koaxialen Schirm ausgeführt, wobei der erste Leiter 1 den Innenlei ter, der zweite Leiter 2 den inneren Schirm und der dritte Leiter 3 den äußeren Schirm bilden.The sub-lines L1, L2 of the high-frequency line can be designed as strip lines. Advantageously, however, the high-frequency line is designed as shown in FIG. 2 as a coaxial line with an inner conductor, an inner coaxial shield and an outer coaxial shield, the first conductor 1 the inner conductor, the second conductor 2 the inner shield and the third conductor 3 the form outer screen.

Der Wellenwiderstand Z1 der ersten Teilleitung L1 ist dann gering, wenn die Kapazi tät der ersten Teilleitung L1 hoch ist, d. h. wenn die Dicke der Isolationsschicht zwi schen dem ersten Leiter 1 und dem zweiten Leiter 2 gering ist. Eine derartige dünne Isolationsschicht erhält man beispielsweise durch Lackieren des ersten Leiters 1. Gute und dünne Isolationsschichten erhält man aber auch durch Oxidation des er sten Leiters 1; dies gilt insbesondere dann, wenn der erste Leiter 1 aus Aluminium besteht oder Aluminium als wesentlichen Bestandteil enthält. Auf die Isolations schicht ist der zweite Leiter 1 als Metallschicht auftragbar. Die Güte der zwischen dem ersten und zweiten Leiter 1, 2 wirkenden Kapazität ist bei einer auf diese Weise hergestellten ersten Teilleitung L1 hoch.The characteristic impedance Z1 of the first sub-line L1 is low if the capacitance of the first sub-line L1 is high, ie if the thickness of the insulation layer between the first conductor 1 and the second conductor 2 is small. Such a thin insulation layer is obtained, for example, by painting the first conductor 1 . Good and thin insulation layers can also be obtained by oxidation of the most conductor 1 ; this applies in particular if the first conductor 1 consists of aluminum or contains aluminum as an essential component. On the insulation layer, the second conductor 1 can be applied as a metal layer. The quality of the capacitance acting between the first and second conductors 1 , 2 is high in a first sub-line L1 produced in this way.

Claims

1. High-frequency line for transmitting a high-frequency signal (HF), which has an input (I) on an input side (A), an output (O) on an output side (B) and three each from the input side (A) to the output side (B ) extending conductor ( 1 , 2 , 3 ), wherein

- The input-side ends ( 10 , 30 ) of the first and third conductors ( 1 , 3 ) form the input (I) of the high-frequency line,
- The output ends ( 21 , 31 ) of the second and third conductors ( 2 , 3 ) form the output (O) of the high-frequency line,
- The first conductor ( 1 ) with the second conductor ( 2 ) forms a first sub-line (L1),
- The second conductor ( 2 ) forms a second sub-line (L2) with the third conductor ( 3 ),
- The conductors ( 1 , 2 , 3 ) are arranged such that there is a capacitive coupling between the first and two th conductors ( 1 , 2 ),
- The characteristic impedance (Z1) of the first sub-line (L1) is smaller than the wel resistance (Z2) of the second sub-line (L2) and / or the attenuation (α1) of the first sub-line (L1) is greater than the attenuation (α2) second part line (L2).

2. High-frequency line according to claim 1, characterized in that it is designed as a Koa xialleitung with the first conductor ( 1 ) as the inner conductor, the second conductor ( 2 ) as an inner screen and the third conductor ( 3 ) as an outer screen.

3. High-frequency line according to claim 2, characterized in that the second conductor ( 2 ) is electrically insulated from the first conductor ( 1 ) by a thin layer of lacquer.

4. High-frequency line according to claim 2, characterized in that the second conductor ( 2 ) is electrically insulated from the first conductor ( 1 ) by a thin oxide layer.