Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

FI121516B - directional Couplers - Google Patents

directional Couplers Download PDF

Info

Publication number
FI121516B
FI121516B FI20040450A FI20040450A FI121516B FI 121516 B FI121516 B FI 121516B FI 20040450 A FI20040450 A FI 20040450A FI 20040450 A FI20040450 A FI 20040450A FI 121516 B FI121516 B FI 121516B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
resistor
conductor
directional switch
measuring
switch according
Prior art date
Application number
FI20040450A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI20040450A0 (en
FI20040450A (en
Inventor
Jarkko Maentyniemi
Original Assignee
Filtronic Comtek Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Filtronic Comtek Oy filed Critical Filtronic Comtek Oy
Priority to FI20040450A priority Critical patent/FI121516B/en
Publication of FI20040450A0 publication Critical patent/FI20040450A0/en
Priority to PCT/FI2005/050066 priority patent/WO2005093896A1/en
Publication of FI20040450A publication Critical patent/FI20040450A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI121516B publication Critical patent/FI121516B/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/12Coupling devices having more than two ports
    • H01P5/16Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port
    • H01P5/18Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers
    • H01P5/184Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers the guides being strip lines or microstrips
    • H01P5/185Edge coupled lines

Landscapes

  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Description

SuuntakytkinThe directional coupler

Keksintö koskee radiotaajuuspiireissä käytettävän suuntakytkimen toteutustapaa.The invention relates to an embodiment of a directional switch for use in radio frequency circuits.

Suuntakytkin on mittalaite, joka antaa siirtotiellä määrättyyn suuntaan etenevän sähkömagneettisen kentän voimakkuuteen verrannollisen signaalin. Siirtotiellä 5 vastakkaiseen suuntaan etenevä kenttä ei periaatteessa vaikuta mainitun signaalin suuruuteen. Suuntakytkimessä on ainakin kolme porttia: Tuloporttiin saapuva energia ohjataan lähes kokonaan kytkimen läpi lähtöporttiin, ja kolmanteen porttiin eli mittaporttiin siirtyy tästä energiasta pieni osa. Tulo- ja lähtöportin välinen osa suuntakytkintä on samalla osa radiolaitteen siirtotietä, joka jatkuu esimerkiksi lä-10 hettimen antennille. Tällöin mittaportista saadaan antenniin päin etenevän kentän todelliseen voimakkuuteen verrannollinen mittaussignaali, jota voidaan käyttää lähettimen säätötarkoituksiin. Jos suuntakytkin on kytketty siirtotielle toisin päin, mittaportista saadaan antennista heijastuneen kentän voimakkuuteen verrannollinen mittaussignaali, jota niinikään voidaan käyttää lähettimen säätötarkoituksiin. Sää-15 töjen tarkkuus riippuu osaltaan suuntakytkimen hyvyydestä, ts. siitä, miten tarkoin mitattavaan kenttään nähden vastakkaissuuntaan etenevän kentän vaikutus tulee eliminoiduksi.A directional switch is a measuring device that provides a signal proportional to the intensity of an electromagnetic field traveling in a given direction on a transmission path. In the transmission path 5, the field advancing in the opposite direction does not in principle affect the magnitude of said signal. The directional switch has at least three ports: The energy entering the input port is directed almost entirely through the switch to the output port, and a small amount of this energy is transferred to the third port, or gauge port. The part of the directional switch between the input and output ports is also part of the transmission path of the radio device extending, for example, to the transmitter antenna. The measuring port then provides a measuring signal proportional to the actual strength of the field propagating towards the antenna, which can be used for control purposes of the transmitter. If the directional switch is coupled to the transmission path, the measuring port provides a measuring signal proportional to the strength of the reflected field of the antenna, which can also be used for transmitter control purposes. The accuracy of the adjustments depends partly on the goodness of the directional switch, ie, how precisely the effect of the field going in the opposite direction to the field being measured is eliminated.

Yksinkertainen suuntakytkin voidaan muodostaa piirilevylle johdeliuskojen avulla. Kuvassa 1 on esimerkki tällaisesta tunnetusta suuntakytkimestä. Piirilevyn PCB 20 alapinta on johtava toimien signaalimaana GND. Levyn yläpinnalla on suora en-;J simmäinen johdeliuska 110, jonka alkupää yhdessä signaalimaahan kytketyn joh- detäplän kanssa muodostaa suuntakytkimen tuloportin P1. Vastaavasti ensimmäisen johdeliuskan loppupää yhdessä signaalimaan kanssa muodostaa suuntakytkimen lähtöportin P2. Levyn PCB yläpinnalla on lisäksi ensimmäisen johdeliuskan 25 suuntainen toinen johdeliuska 120, jonka pituus on aallonpituuden λ neljäsosa suuntakytkimen käyttötaajuuksilla. Johdeliuskojen 110 ja 120 välimatka on esimerkiksi kymmenesosa niiden etäisyydestä maasta. Toinen johdeliuska 120 jatkuu päistään poispäin ensimmäisestä johdeliuskasta. Ensimmäinen jatke 121 päättyy mittaporttiin P3. Suuntakytkimen ollessa käytössä mittaporttiin on kytketty piiri, 30 jonka impedanssi Z on sama kuin suuntakytkimen johdeliuskojen yhdessä signaalimaan ja väliaineen kanssa muodostamien siirtojohtojen ominaisimpedanssi Z0. Toisen johdeliuskan toinen jatke 122 päättyy neljänteen porttiin P4. Esimerkin suuntakytkimellä on siis neljä porttia, kuten useimmilla muillakin suuntakytkimillä.A simple directional switch can be formed on the circuit board by means of conductive strips. Figure 1 shows an example of such a known directional switch. The bottom surface of the PCB PCB 20 is a conductive signaling country GND. The top surface of the plate has a direct first J1 conductor strip 110, the initial end of which, together with the conductor patch connected to the signal ground, forms a directional switch input port P1. Correspondingly, the end of the first conductor strip together with the signal ground forms the direction switch output port P2. In addition, the top surface of the plate PCB has a second conductor strip 120 parallel to the first conductor strip 25 having a length of λ a quarter at the operating frequencies of the directional coupler. The distance between the conductor strips 110 and 120 is, for example, one tenth of their distance from the ground. The second conductor strip 120 extends away from its ends from the first conductor strip. The first extension 121 ends at measuring port P3. When the directional switch is in use, a measuring circuit is provided with a circuit 30 having an impedance Z equal to the characteristic impedance Z0 of the transmission lines formed by the directional switch conductor strips together with the signal ground and the medium. The second extension 122 of the second conductor strip terminates at the fourth port P4. Thus, the directional switch in the example has four ports, as with most other directional switches.

Ensimmäisen ja toisen johdeliuskan välisen sähkömagneettisen kytkennän vuoksi 35 osa tuloporttiin syötetystä energiasta siirtyy toisen johdeliuskan piiriin, porttien P3 2 ja P4 kuormitusimpedansseihin. Kun tulevan kentän taajuus on sellainen, että edellä mainittu ja kuvaan 1 merkitty λ/4-ehto täyttyy, mittaporttiin P3 siirtyvä energia on suurimmillaan ja neljänteen porttiin P4 eli eristysporttiin siirtyvä energia pienimmillään. Jälkimmäinen energia on ideaalisessa kytkimessä nolla, koska kytki-5 messä esiintyvät parillinen ja pariton aaltomuoto kumoavat toisensa toiseen johde-liuskaan 120 perustuvan siirtojohdon eristysportin puoleisessa päässä. Tähän seikkaan perustuu kyseisen kytkimen suuntaerotus. Jos nimittäin lähtöportista tu-loporttiin päin etenee samantaajuinen kenttä, niin symmetrisen rakenteen vuoksi sen energiaa ei siirry juuri lainkaan mittaporttiin P3. Suuntaerotuksen hyvyys il-10 maistaan mittaportin signaalitason suhteena eristysportin signaalitasoon. Tämä on sama asia kuin tuloportista lähtöporttiin etenevän kentän mittaporttiin aiheuttaman signaalin tason suhde lähtöportista tuloporttiin etenevän kentän mittaporttiin aiheuttaman signaalin tasoon, kun vastakkaisiin suuntiin etenevät kentät ovat saman-taajuiset ja yhtä voimakkaat.Due to the electromagnetic coupling between the first and second conductor strips, some of the energy supplied to the input port is transferred to the second conductor strip, the load impedances of the gates P3 2 and P4. When the frequency of the incoming field is such that the aforementioned λ / 4 condition, shown in Figure 1, is met, the energy transmitted to measuring port P3 is at its maximum and energy to the fourth port P4, the insulating port, is at its lowest. The latter energy is zero in the ideal switch because the even and odd waveforms present in the switch 5 cancel each other over the transmission line based on the second conductor strip 120 at the insulation end. This is the basis for the direction difference of the switch in question. Namely, if a field of the same frequency propagates from the output port to the input port, due to its symmetrical structure, its energy is not transferred to measuring gate P3 at all. The goodness of the direction difference il-10 is measured as the ratio of the signal level of the gate to the signal level of the isolation port. This is the same as the ratio of the level of the signal from the input port to the output gauge to the gauge port of the output port to the level of the signal from the gate to the gate when the opposite directions are of the same frequency and intensity.

15 Kuvan 1 mukaisten rakenteiden haittana on suhteellisen huono suuntaerotus. Tämä johtuu siitä, että parillinen ja pariton aaltomuoto eivät kokonaan kumoa toisiaan eristysportin puolella, koska pariton aaltomuoto etenee dielektrisen väliaineen lisäksi suuremmassa määrin myös ilmassa, jolloin sen nopeus on suurempi. Suun-taerotukseltaan parempi rakenne saadaan, jos molemmat johdeliuskat järjestetään 20 dielektrisen levyn sisälle, jonka levyn molemmilla puolilla on maataso. Eräs toinen, patenttijulkaisusta US 6549089 tunnettu parannuskeino on lisätä sopivasti induk-"I tanssia sekä ensimmäisen että toisen johdeliuskan ja maan välille. Tämä voidaan tehdä esimerkiksi neljännesaaltoa lyhyemmillä oikosuljetuilla siirtojohtohaaroilla. Kaikilla johdeliuskoihin perustuvilla suuntakytkimillä on kuitenkin haittana kapea 25 kaista, ts. ne toimivat tyydyttävästi vain suhteellisen pienellä taajuusalueella. Tästä on esimerkki kuvassa 2, jossa on kahden läpäisykertoimen kuvaajat taajuuden funktiona. Kuvaaja 21 näyttää mittaportin signaalitason muuttumisen suhteessa tu-losignaalin tasoon ja kuvaaja 22 eristysportin signaalitason muuttumisen suhteessa tulosignaalin tasoon. Desibeleissä lausuttujen kertoimien erotus ilmaisee suun-30 taerotuksen arvon. Kuvaajista ilmenee, että suuntaerotus on suurimmillaan noin 20 dB, joka arvo pätee kuitenkin vain suhteellisen kapealla taajuusalueella. Arvon 10 dB suuntaerotus ylittää alueella 1,8 - 2,45 GHz, jonka suhteellinen leveys on 30%. Kuvaajasta 21 ilmenee lisäksi, että suuntakytkimen toiminta-alueelle signaa-litaso mittaportissa on noin 25 dB alempi kuin kytkimen läpi kulkevan signaalin ta-35 so. Tämä merkitsee, että kytkin aiheuttaa läpi kulkevaan signaaliin 0,014 dB:n vaimennuksen.A disadvantage of the structures of Figure 1 is the relatively poor directional separation. This is because the odd and odd waveforms do not completely cancel each other on the insulating port side, since the odd waveform propagates to a greater extent not only in the dielectric medium but also in the air, resulting in a higher velocity. A better orientation resolution is obtained if both conductor strips are arranged inside 20 dielectric plates having a ground plane on both sides. Another cure known from US 6549089 is to suitably increase the inductance between both first and second conductor strips and ground. This can be done, for example, with short-circuited transmission line branches shorter than a quarter-wave. However, all conductor strip-based directional switches have the drawback. only in a relatively small frequency range, an example of this is shown in Figure 2, which has two transmittance coefficients as a function of frequency, Graph 21 shows the change in signal level of the gate relative to the input signal level, and Graph 22 shows change in signal level of the isolation port relative to the input signal level. The graphs show that the direction difference is at most about 20 dB, but this value is only valid in the relatively narrow frequency range, but the 10 dB direction difference exceeds 1.8 - 2.45 GHz, nka has a relative width of 30%. Figure 21 further shows that, within the operating range of the directional switch, the signal level at the measuring port is about 25 dB lower than the signal passing through the switch, i.e., 35 dB. This means that the switch will cause a 0.014 dB attenuation of the through signal.

33

Kuvassa 3 on tunnettu suuntakytkinrakenne, jossa kytkeytyminen signaalin siirtotielle tapahtuu pistemäisesti mittapäiden avulla. Siirtotienä on koaksiaalijohto, johon kuuluu sisäjohdin 311 ja vaippamainen ulkojohdin 312. Ulkojohdin on kuvassa leikattu auki suuntakytkinjärjestelyn kohdalta. Mittapäitä on kaksi, ensimmäinen 5 321 ja toinen 322 mittapää. Ne ulottuvat koaksiaalijohdon ulkojohtimen 312 läpi ui ko- ja sisäjohtimen väliseen tilaan, jossa signaalin energian sisältävä sähkömagneettinen kenttä etenee. Mittapäiden välimatka on kentän aallonpituuden neljäsosa suuntakytkimen käyttötaajuuksilla. Ensimmäinen mittapää 321 on kytketty väli-johtoon 330 ja toinen mittapää 322 toiseen välijohtoon 340. Käytetään tällaisista 10 mittapäästä lähtevistä välijohdoista tässä selostuksessa ja patenttivaatimuksissa nimitystä "mittajohto". Mittajohdot liittyvät loppupäästään galvaanisesti yhteen, ja liittymäkohta muodostaa mittaportin P3. Eristysporttia ei tässä rakenteessa ole. Ensimmäinen mittajohto 330 on tässä rakenteessa puoliaallon pituinen ja toinen mittajohto 340 neljännesaallon pituinen. Toinen mittajohto on päätetty mittapään 15 puoleisesta päästä 50 ohmin vastuksella. Ensimmäinen mittajohto ei häiritse tätä sovitusta, koska se näkyy mittaporttiin rinnakkaisresonanssipiirinä, ts, hyvin suurena impedanssina. Signaalin suunta on kuvassa 3 merkitty niin, että se edetessään saavuttaa ensin ensimmäisen mittapään 321 ja sitten toisen mittapään 322. Tällöin mittapäiden ja mittajohtojen kautta etenevät kentät ovat mittaportissa sa-20 manvaiheiset ja vahvistavat siten toisiaan. Jos koaksiaalijohdossa esiintyy vastakkaiseen suuntaan etenevä kenttä, siitä mittapäihin haarautuvat osat ovat mittaportissa vastakkaisvaiheiset kumoten siten teoriassa toisensa. Tällä tavalla rakenne toimii suuntakytkimenä. Senkin haittana kuitenkin on, että hyvä suuntaerotus vallitsee vain suhteellisen kapealla taajuusalueella. Samoin hyvä heijastusvaimennus 25 signaalin tulopuolelta katsottuna vallitsee vain suhteellisen kapealla taajuusalueella.Figure 3 illustrates a known directional switching structure in which coupling to a signal transmission path is effected by means of point probes. The transmission path is a coaxial cable comprising an inner conductor 311 and a jacketed outer conductor 312. The outer conductor is shown in the figure cut open at a directional switch arrangement. There are two probes, the first 5 321 and the second 322 probes. They extend through the outer conductor 312 of the coaxial conductor into a space between the outer conductor and the inner conductor where the electromagnetic field containing the energy of the signal propagates. The distance between the probes is a quarter of the wavelength of the field at the operating frequencies of the directional switch. A first probe 321 is connected to a conduit 330 and a second probe 322 is connected to a second conduit 340. Throughout this description and claims the term "probe" is used. At the end, the test leads are galvanically connected and the interface forms a measuring port P3. There is no insulation gate in this structure. In this embodiment, the first measuring line 330 is half-wavelength and the second measuring line 340 is one-quarter wavelength. The second measuring line is terminated at the 15-side end of the probe with a 50 ohm resistor. The first measurement line does not interfere with this arrangement because it appears in the measuring port as a parallel resonance circuit, i.e., a very high impedance. In Figure 3, the direction of the signal is marked so that, as it progresses, it first reaches the first probe 321 and then the second probe 322. In this case, the fields passing through the probes and measuring leads are phase-aligned and thus reinforce each other. If there is a field in the opposite direction in the coaxial line, the parts branching from it to the probe will be in opposite directions in the measuring port, thus theoretically canceling each other. In this way, the structure acts as a directional switch. However, it also has the disadvantage that a good direction difference exists only in a relatively narrow frequency range. Similarly, good reflection attenuation from the 25 input side of the signal exists only in the relatively narrow frequency range.

Keksinnön tarkoituksena on vähentää mainittuja, tekniikan tasoon liittyviä haittoja. Keksinnön mukaiselle suuntakytkimelle on tunnusomaista, mitä on esitetty itsenäisessä patenttivaatimuksessa 1. Keksinnön eräitä edullisia suoritusmuotoja on esi-30 tetty muissa patenttivaatimuksissa.The object of the invention is to reduce the above-mentioned disadvantages associated with the prior art. The directional switch according to the invention is characterized in what is disclosed in the independent claim 1. Certain preferred embodiments of the invention are set forth in the other claims.

Keksinnön perusajatus on seuraava: Mitattavan signaalin siirtotiehen kytkeydytään mittajohdon kautta yhdessä kohtaa. Mittajohdon päätevastus sijoitetaan mitattavan signaalin kenttään niin, että se toimii kentänvoimakkuutta tunnustelevan mittapään osana. Lisäksi mittapäässä on johdepintaa, joka kuuluu mittajohdon toiseen johti-35 meen ja sijaitsee vastukseen nähden mitattavan signaalin tulosuunnan puolella. Suuntaerotus perustuu tällaiseen epäsymmetriseen mittapäärakenteeseen. Mittajohdon siirtotiestä katsottuna ulompi pää toimii näin muodostetun 4 johdon siirtotiestä katsottuna ulompi pää toimii näin muodostetun suuntakytkimen mittaporttina.The basic idea of the invention is as follows: The signal transmission path to be measured is connected at one point via a measuring line. The terminating resistor of the measuring line is placed in the field of the signal to be measured so that it acts as a part of the field strength sensing probe. In addition, the probe has a conductive surface which is within the second conductor 35 of the measuring line and is located in the direction of the signal to be measured relative to the resistor. The direction difference is based on such an asymmetric gauge structure. The outer end of the metered line viewed from the transmission line acts as the measuring port of the thus formed 4-way line switch.

Keksinnön etuna on, että sen mukaisen suuntakytkimen taajuusriippuvuus on pieni: Hyvä suuntaerotus saavutetaan ja mittaussignaalin taso suhteessa mitattavan 5 signaalin tasoon on suhteellisen vakio erittäin laajalla taajuusalueella. Myös suuntakytkimen tuloportin heijastusvaimennus on suuri erittäin laajalla taajuusalueella. Edelleen keksinnön etuna on, että sen mukainen suuntakytkin on pienikokoinen ja voidaan toteuttaa suhteellisen vähin kustannuksin jonkin muun rakenneosan yhteydessä.An advantage of the invention is that the frequency dependence of the directional switch according to it is low: Good direction difference is achieved and the level of the measurement signal relative to the level of the signal 5 being measured is relatively constant over a very wide frequency range. Also, the reflector damping of the directional switch input port is high over a very wide frequency range. A further advantage of the invention is that the directional switch according to it is compact and can be implemented at a relatively low cost in connection with another component.

10 Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti. Selostuksessa viitataan oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1 esittää esimerkkiä tekniikan tason mukaisesta suuntakytkimestä, kuva 2 esittää esimerkkiä tekniikan tason mukaisen suuntakytkimen ominaisuuksista, 15 kuva 3 esittää toista esimerkkiä tekniikan tason mukaisesta suuntakytkimestä, kuva 4 esittää keksinnön mukaisen suuntakytkimen periaatetta, kuva 5 esittää esimerkkiä keksinnön mukaisesta suuntakytkimestä, kuva 6 esittää toista esimerkkiä keksinnön mukaisesta suuntakytkimestä, kuva 7 esittää esimerkkiä signaalin siirtotiehen kuuluvasta koaksiaalisesta ra-20 kenneosasta, joka sisältää keksinnön mukaisen suuntakytkimen, kuva 8 esittää esimerkkiä keksinnön mukaisesta suuntakytkimestä kuvan 7 näyttämässä rakenteessa, kuva 9 esittää toista esimerkkiä keksinnön mukaisesta suuntakytkimestä kuvan 7 näyttämässä rakenteessa, 25 kuva 10 esittää kolmatta esimerkkiä keksinnön mukaisesta suuntakytkimestä kuvan 7 näyttämässä rakenteessa, kuva 11 esittää esimerkkiä keksinnön mukaisten suuntakytkimien suunta-erotuksesta, ja kuva 12 esittää esimerkkiä keksinnön vaikutuksesta suuntakytkimen heijas-30 tuskertoimeen,The invention will now be described in detail. Reference is made to the accompanying drawings, in which Figure 1 illustrates an example of a prior art directional switch, Figure 2 illustrates an example of a prior art directional switch, Figure 3 shows another example of a prior art directional switch, Figure 4 illustrates the principle of a directional switch a directional switch, Fig. 6 shows another example of a directional switch according to the invention, Fig. 7 shows an example of a coaxial structural part of a signal transmission path containing a directional switch according to the invention, Fig. 8 shows an example of a directional switch according to the invention Figure 10 shows a third example of a directional switch according to the invention in Figure 7. Fig. 11 shows an example of the direction difference of the directional switches of the invention, and Fig. 12 shows an example of the effect of the invention on the reflection factor of the directional switch,

Kuvat 1, 2 ja 3 selostettiin jo tekniikan tason kuvauksen yhteydessä.Figures 1, 2 and 3 were already described in connection with the description of the prior art.

55

Kuvassa 4 on keksinnön mukaisen suuntakytkimen periaate-esitys. Siinä näkyy siirtotie, joka määräytyy johtimista 411 ja 412. Nimitetään edellistä johdinta 411 keski-johtimeksi ja jälkimmäistä johdinta 412 maajohtimeksi yleisesti käytetyn rakenteen mukaan. "Keskijohtimen" ei kuitenkaan tarvitse sijaita juuri jonkin siirtotierakenteen 5 keskellä. "Maajohdin" nimitys tulee luonnollisesti siitä, että kyseinen johdin on tavallisesti kytketty signaalimaahan eli maahan GND, kuten kuvassa 3. Mitattavan signaalin sähkömagneettinen kenttä EMF etenee keskijohtimen 411 ja maajohti-men 412 välisessä tilassa tuloportista P1 lähtöporttiin P2. Rakenteeseen kuuluu lisäksi siirtotiehen ulottuva mittajohto, joka käsittää ensimmäisen 421 ja toisen 422 10 mittajohtimen. Mittajohdon ulompi pää toimii suuntakytkimen mittaporttina P3. Mit-tajohdon siirtotien puoleiseeen päähän on kytketty vastus 425, vastuksen ensimmäinen pää ensimmäiseen mittajohtimeen 421 ja toinen pää toiseen mittajohti-meen 422. Nämä kytkennät ovat kuvassa 4 galvaanisia, mutta voivat olla myös kapasitiivisia, jos galvaanista erotusta tarvitaan. Vastuksen resistanssi R on sa-15 mansuuruinen kuin mittajohdon ominaisimpedanssi Z0, esimerkiksi 50Ω. Vastus toimii siten mittajohdon päätevastuksena sinänsä tunnetulla tavalla. Keksinnön mukaisesti vastus 425 sijaitsee siirtotiellä kentän EMF vaikutuspiirissä, jolloin se toimii myös signaalin kentänvoimakkuutta tunnustelevan mittapään osana. Mitta-päähän kuuluu lisäksi tuntojohde 424, joka on kytketty vastuksen 425 ensimmäi-20 seen päähän ja ensimmäiseen mittajohtimeen 421. Tuntojohde kuuluu siten rakenteellisesti ensimmäiseen mittajohtimeen. Mittapään kokonaisulottuvuus missä tahansa suunnassa on vähintään kertaluokkaa pienempi kuin mitattavan kentän aallonpituuden neljännes.Fig. 4 is a conceptual representation of a directional switch according to the invention. It shows the transmission path determined by the conductors 411 and 412. The former conductor 411 is called the middle conductor and the latter conductor 412 is ground conductor according to the commonly used structure. However, the "center conductor" need not be located exactly in the middle of any transmission structure 5. Naturally, the term "earth conductor" comes from the fact that the conductor in question is usually coupled to a signal ground, or ground GND, as shown in Figure 3. The electromagnetic field EMF of the signal being measured propagates from input port P1 to output port P2. The structure further comprises a measuring line extending over the transmission path, comprising a first measuring line 421 and a second measuring line 422 10. The outer end of the test cable serves as the measuring port P3 for the directional switch. A resistor 425 is connected to the transmission line side end of the measuring line, the first end of the resistor to the first measuring line 421 and the second end to the second measuring line 422. These connections are galvanic in figure 4 but can also be capacitive if galvanic separation is required. The resistance R is equal to sa-15 than the specific impedance Z0 of the measuring line, for example 50Ω. The resistor thus acts as the end resistor of the measuring line in a manner known per se. According to the invention, the resistor 425 is located on the transmission path within the field of action of the EMF field, whereby it also functions as part of the signal strength sensing probe. The probe further comprises a sensor conductor 424 coupled to the first end 20 of the resistor 425 and a first measuring conductor 421. Thus, the sensor conductor is structurally associated with the first measuring conductor. The overall dimension of the probe in any direction shall be at least an order less than a quarter of the wavelength of the field to be measured.

Tuntojohteella 424 on siirtotielle päin tietty johdepinta, jollaista ei ole vastuksen 25 toisesta päästä lähtevässä toisessa mittajohtimessa. Johdepinta sijaitsee vastuksen vieressä lähempänä tuloporttia P1 kuin vastus. Olennaista on, että tuntojoh-teen painopiste eli edellämainitun johdepinnan painopiste sijaitsee lähempänä tuloporttia kuin vastuksen painopiste. Tällaiseen epäsymmetriaan perustuu suunta-erotus keksinnön mukaisessa suuntakytkimessä. Tuloportista lähtöporttiin etenevä 30 TEM-muotoinen (Transverse ElectroMagnetie wave) kenttä aiheuttaa mittaporttiin P3 kentänvoimakkuuteen verrannollisen vaihtojännitteen, ja mittaporttia kuormittavaan impedanssiin siirtyy energiaa. Sen sijaan vastakkaiseen suuntaan eli lähtö-portista tuloporttiin etenevästä kentästä siirtyy energiaa kylläkin vastuksen 425 re-sistiiviseen massaan, mutta ei juurikaan mittaporttiin päin. Saavutettava suunta-35 erotus on hyvä, eikä se edes edellytä tiettyä taajuutta, kuten tunnetuissa suunta-kytkimissä.The sensor conductor 424 has a certain conductor surface facing the transmission path, which is not present in the second measuring conductor extending from one end of the resistor 25. The conductor surface is adjacent to the resistor closer to the input port P1 than the resistor. It is essential that the center of gravity, i.e. the center of the aforementioned conductor surface, is located closer to the input port than the center of the resistor. Such asymmetry is based on the direction difference in the directional switch according to the invention. A 30 TEM (Transverse ElectroMagnetie wave) field propagating from the input port to the output port generates an alternating voltage proportional to the field strength of the measuring port P3, and energy is transferred to the impedance that loads the measuring port. Instead, energy is transferred from the field moving from the output port to the input port into the resistive mass of the resistor 425, but not much toward the gate. The achievable direction-35 resolution is good and does not even require a specific frequency, as in the known directional switches.

66

Kuvassa 5 on esimerkki keksinnön mukaisesta käytännön suuntakytkimestä. Suuntakytkin on muodostettu piirilevylle, kuten kuvan 1 kytkin. Piirilevy PCB on tässä esimerkissä monikerroslevy. Sen eräässä välikerroksessa on suora ensimmäinen johdeliuska 511 eli siirtotien keskijohdin ja tämän rinnalla signaalimaahan GND 5 kuuluva maaliuska 512. Keskijohtimen rinnalla sen toisella puolella voisi hyvin kulkea toinen maaliuska. Siirtotien maajohdin käsittää maaliuskan 512 lisäksi piirilevyn johtavan alapinnan eli maatason. Suuntakytkimen tuloportin P1 ja lähtöportin P2 välinen siirtotie muodostuu siten ensimmäisestä johdeliuskasta 511, sitä edellä selostetun mukaisesti osittain ympäröivästä maasta ja piirilevyn dielektrisestä ma-10 teriaalista. Levyn PCB yläpinnalla on ensimmäisen johdeliuskan 511 ja maaliuskan 512 yläpuolella palavastus 525 siirtotien suuntaisesti. Tuloportin P1 puoleinen vastuksen ensimmäinen pää on kytketty liuskamaiseen ensimmäiseen mittajohtimeen 521 ja lähtöportin puoleinen vastuksen toinen pää liuskamaiseen toiseen mittajohtimeen 522. Mittajohtimien muodostama mittajohto johtaa suuntakytkimen 15 mittaporttiin P3. Siirtotien päällä oleva vastus 525 toimii mittajohdon päätevastuksena sekä siirtotiellä etenevän sähkömagneettisen kentän voimakkuutta tunnustelevan mittapään osana. Mittapään toinen olennainen osa muodostuu tuntojohteesta 524, joka on ensimmäisen mittajohtimen laajennus vastuksen ensimmäisen pään vieressä.Figure 5 shows an example of a practical directional switch according to the invention. The directional switch is formed on a circuit board, such as the switch in Figure 1. The PCB in this example is a multilayer board. One intermediate layer has a direct first conductor strip 511, i.e. a middle conductor of the transmission line, and a strip 512 of the ground GND 5, which is parallel thereto. In addition to the paint strip 512, the earth conductor of the transmission path comprises a conductive lower surface, or ground plane, of the circuit board. Thus, the transmission path between the directional switch input port P1 and the output port P2 consists of a first conductor strip 511, partially enclosed therewith, and a dielectric ma-10 material on the circuit board. On the upper surface of the plate PCB, there is a fire resistor 525 in the direction of the transfer path above the first conductive strip 511 and the paint strip 512. The first end of the resistor on the input port P1 is connected to the first strip conductor 521 and the second end of the resistor on the output port to the second strip conductor 522. The measuring lead formed by the conductors leads to the measuring gate P3 of the directional switch 15. The resistor 525 on the transmission path serves as the terminating resistor of the measuring line and as part of the probe sensing the intensity of the electromagnetic field propagating on the transmission path. The second essential part of the probe consists of a tactile conduit 524 which is an extension of the first probe next to the first end of the resistor.

20 Kuvassa 6 on toinen esimerkki keksinnön mukaisesta käytännön suuntakytkimestä. Suuntakytkin on muodostettu monikerrospiirilevylle PCB samalla tavalla kuin kuvassa 5. Erona kuvan 5 kytkimeen on, että mittapään osana toimiva vastus 625 on nyt poikittain siirtotiehen nähden, tämän päällä. Mittapään toinen olennainen osa eli tuntojohde 624 on suurimmalta osin vastuksen vieressä, tuloportin P1 puolella. 25 Tuntojohde on kytketty keksinnön mukaisesti vastuksen ensimmäiseen päähän, joten se ulottuu siirtotien suunnassa vastuksen tasalle. Kuitenkin tuntojohteen painopiste on selvästi lähempänä tuloporttia kuin vastuksen painopiste. Toinen ero kuvan 5 kytkimeen verrattuna on, että vastuksen 625 toinen pää on kytketty läpiviennillä suoraan maatasoon. Tällöin toisena mittajohtimena toimii piirilevyn ala-30 pinnalla oleva signaalimaa.Figure 6 shows another example of a practical directional switch according to the invention. The directional switch is formed on the multilayer circuit board PCB in the same manner as in Figure 5. The difference with the switch in Figure 5 is that the resistor 625, which is part of the probe, is now transverse to the transmission path, on it. The other essential part of the probe, i.e. the sensing conduit 624, is for the most part adjacent to the resistor, on the input port P1. According to the invention, the sensor cable is connected to the first end of the resistor, so that it extends in the direction of the transmission line to the resistor. However, the center of gravity is clearly closer to the input port than the center of the resistor. Another difference with the switch of Fig. 5 is that the other end of the resistor 625 is directly connected to the ground plane by a bushing. In this case, the second ground conductor is the signal ground on the lower surface of the circuit board.

Kuvien 5 ja 6 mukaisissa rakenteissa piirilevy voi luonnollisesti olla myös yksikerroksinen. Tällöin mittapää voidaan nostaa piirilevyn yläpinnan yläpuolelle esimerkiksi pienen dielektrisen lisälevyn avulla.5 and 6, of course, the circuit board may also be single-layer. The probe can then be raised above the top surface of the circuit board, for example, by means of a small additional dielectric board.

Kuvassa 7 on esimerkki signaalin siirtotiehen kuuluvasta rakenneosasta, joka sisäl-35 tää keksinnön mukaisen suuntakytkimen. Rakenneosa on lieriömäinen kappale, esimerkiksi koaksiaaliliitin. Siinä on keskijohdin, joka ei näy tässä kuvassa, ja suhteel- 7 lisen paksuseinäinen ulkojohdin 712. Ulkojohdin on siirtotien maajohdin. Siinä on suuntakytkinjärjestelyä varten syvennys, johon menee suuntakytkimen mittajohto 720. Syvennyksen peittää sen kansi 750, jossa on läpivienti mittajohtoa varten. Kansi tukee mittajohtoa ja toimii samalla ulkojohtimen osana. Mitattava signaali tuodaan ky-5 seiseen rakenneosaan koaksiaalijohdolla 705, jonka johdevaippa liittyy ulkojohtimeen 712 ja sisäjohdin mainittuun keskijohtimeen. Kuvassa 7 näkyy lisäksi ulkojohtimen laajennettu jatke 713, joka on valmiissa tuotteessa esimerkiksi jotain tasopintaa vasten.Figure 7 shows an example of a signal transmission component which includes a directional switch according to the invention. The component is a cylindrical body, for example a coaxial connector. It has a center conductor, not shown in this figure, and a relatively thick-walled outer conductor 712. The outer conductor is the earth conductor of the transmission path. It has a recess for a directional switch arrangement, which passes through a metering line 720 of the directional switch. The recess is covered by its cover 750, which has a lead-through for the metering line. The cover supports the test lead while serving as a part of the outer conductor. The signal to be measured is applied to the I-5 structural member by a coaxial conductor 705 having a conductive sheath connected to an outer conductor 712 and an inner conductor to said center conductor. Figure 7 further shows an extended extension 713 of the outer conductor which, for example, is against a planar surface in the finished product.

Kuvassa 8 on esimerkki keksinnön mukaisesta suuntakytkimestä kuvassa 7 esite-10 tyn kaltaisessa koaksiaalirakenteessa. Rakenne on esitetty halkileikkauksena, jolloin siinä näkyy signaalin siirtotiestä ulkojohtimen 812 lisäksi myös keskijohdin 811. Suuntakytkimen kannalta rakenteen vasen pää kuvassa 8 toimii tuloporttina P1 ja oikea pää lähtöporttina P2. Ulkojohtimessa olevan syvennyksen 830 pohjalla on pieni piirilevy 860. Tämän piirilevyn ulommalla pinnalla on keksinnön mukainen mittapää, jonka 15 olennaiset osat ovat vastus 825 ja tuntojohde 824. Syvennyksen pohjassa on siirtotien onteloon avautuva aukko 831, joka ontelosta katsottuna paljastaa vastuksen ja tuntojohteen signaalitaajuuksilla. Ontelossa etenevä sähkömagneettinen kenttä pääsee siten vaikuttamaan mittapäähän. Koaksiaalinen mittajohto 820 ulottuu syvennykseen tämän kannessa 850 olevan läpiviennin kautta. Mittajohdon sisäjohdin 821 eli 20 ensimmäinen mittajohdin on kytketty tuntojohteen 824 kautta vastuksen ensimmäiseen eli tuloportin puoleiseen päähän ja johdevaippa 822 eli toinen mittajohdin vastuksen toiseen päähän. Nämä kytkennät näkyvät oheiskuvassa, joka esittää piirilevyä 860 päältäpäin. Tuntojohde 824 on sopivanlaajuinen johdeliuska vastuksen ensimmäisen pään vieressä. Vastuksen toinen pää taas on kytketty toiseen johdeliuskaan 25 861, johon mittajohdon vaippa liittyy. Toinen johdeliuska 861 on ontelosta katsottuna suurimmaksi osaksi "pimennossa" eli aukon 831 ulkopuolella suuntaerotuksen vuoksi.Fig. 8 is an example of a directional switch according to the invention in a coaxial structure similar to that shown in Fig. 7. The structure is shown in cross section showing the signal path not only the outer conductor 812 but also the center conductor 811. From the point of view of the directional switch, the left end of the structure in Figure 8 serves as input port P1 and the right end as output port P2. At the bottom of the recess 830 in the outer conductor is a small circuit board 860. The outer surface of this circuit board has a probe according to the invention having a resistor 825 and a probe 824. The aperture base has an aperture 831 opening into the transmission cavity. The electromagnetic field propagating in the cavity is thus exposed to the probe. The coaxial measuring line 820 extends into the recess through this lead-through on the cover 850. The inner conductor 821, i.e. the first measuring conductor 821, of the measuring line is connected via the tactile line 824 to the first end, i.e. the input port side, of the resistor, and the conductive sheath 822, i.e. the second measuring line. These connections are shown in the accompanying figure, which shows the circuit board 860 from above. The sensor conductor 824 is a conductive strip of suitable size adjacent the first end of the resistor. The other end of the resistor, on the other hand, is connected to another conductor strip 25 861 to which the measuring conductor sheath is attached. The second conductor strip 861, viewed from the cavity, is for the most part "darkened", i.e. outside the aperture 831, due to directional separation.

Kuvan 8 mukaista mittapäätä voidaan muunnella esimerkiksi seuraavasti: Johdelius-kasta 824 tehdään läpivienti piirilevyn 860 alapinnalle, jonne muodostetaan läpiviennin jatkeeksi siirtotien onteloon rajautuvaa, tuntojohteena toimivaa johdepintaa. Ylä-30 pinnan puolella oleva tuntojohteen osa voi tällöin olla vastaavasti pienempi.The probe of Fig. 8 may be modified, for example, as follows: A conductor terminal 824 is made through a lower surface of the circuit board 860, where a conductive surface bounded by the cavity of the transmission path is formed to extend the lead-through. The portion of the tactile conduit on the surface side of the upper 30 may then be correspondingly smaller.

Kuvassa 9 on toinen esimerkki keksinnön mukaisesta suuntakytkimestä kuvassa 7 esitetyn kaltaisessa koaksiaalirakenteessa. Rakenne on esitetty halkileikkauksena mittajohtoa 920 lukuunottamatta. Siirtotiehen kuuluu ulkojohdin 912 ja keskijohdin 911. Rakenne on samanlainen kuin kuvassa 8 sillä erolla, että mittapäänä toimiva 35 vastus 925 on nyt piirilevyn 960 alapinnalla, ts. koaksiaaliseen siirtotiehen nähden si-semmällä pinnalla. Vastus sijaitsee tällöin ulkojohtimen syvennyksen 930 pohjassa 8 olevassa aukossa 931. Piirilevyn 960 alapinnalla on myös tuntojohteena toimiva joh-deliuska 924. Tämä on kytketty vastuksen 925 ensimmäiseen eli tuloportin P1 puoleiseen päähän ja piirilevyn 830 läpiviennin kautta mittajohdon sisäjohtimeen 821. Vastuksen toinen pää taas on kytketty toiseen johdeliuskaan 961, joka on tässä esimer-5 kissä kytketty ulkojohtimeen 912 ruuvilla, joka puristaa piirilevyä 960 syvennyksen 930 pohjaa vasten.Figure 9 is another example of a directional switch according to the invention in a coaxial structure such as that shown in Figure 7. The structure is shown in section with the exception of the measuring line 920. The transfer path includes an outer conductor 912 and a middle conductor 911. The structure is similar to that of Fig. 8, except that the probe 3525, which acts as a probe, is now on the underside of the circuit board 960, i.e. the surface facing the coaxial transmission path. The resistor is then located in the opening 931 in the bottom 8 of the outer conductor recess 930. The lower surface of the circuit board 960 also has a tactile guide strip 924. This is connected to the first end of the resistor 925, i.e. the input port P1, a second conductor strip 961, which in this example-5 cat is connected to the outer conductor 912 by a screw which presses the circuit board 960 against the bottom of the recess 930.

Toinen ero kuvien 9 ja 8 rakenteiden välillä on, että kuvassa 9 mittajohdon johdevaip-pa on kytketty siirtotien ulkojohtimeen hoikin 951 ja kannen 950 kautta.Another difference between the structures of Figs. 9 and 8 is that in Fig. 9, the conductor sheath of the measuring line is connected to the outer path of the transmission path via sleeve 951 and cover 950.

Kuvassa 10 on kolmas esimerkki keksinnön mukaisesta suuntakytkimestä kuvassa 10 7 esitetyn kaltaisessa koaksiaalirakenteessa. Ulkojohtimen A12 syvennys A30 on tässä tapauksessa lieriömäinen reikä ulkojohtimen ulkopinnasta sisäpintaan asti. Reiän keskellä on siirtotien onteloon ulottuva mittapinni A21, jonka alapää A24 toimii mit-tapään tuntojohteena. Mittapinniä ympäröi ja tukee reiän A30 täyttävä dielektrinen massa. Mittapäähän kuuluva vastus A25 on siirtotien ontelossa ensimmäinen pää 15 kytkettynä mittapinniin ja toinen pää kytkettynä ulkojohtimen A12 sisäpintaan. Vastus sijaitsee siirtotien suuntaisesti toinen pää mittapinnistä katsottuna suuntakytkimen läh-töportin P2 puolella. Reikä A30 on peitetty mittajohtimen läpivientiä lukuunottamatta johtavalla kannella A50 suurtaajuisen sähkömagneettisen kentän vuotamisen välttämiseksi. Pieni osa siirtotiellä etenevän kentän energiasta viedään tietenkin tarkoituk-20 sella suuntakytkimen mittaporttiin P3 mittajohdolla A20, johon kuuluu mittapinnin A21 jatkojohdin ja siirtotien ulkojohtimeen kytketty toinen mittajohdin. Mittajohto voi olla koaksiaalijohto siten, että mittapinni on osa sen sisäjohdinta ja reiän A30 täyttävä dielektrinen massa on osa mittajohdon sisäjohtimen ja vaipan välistä eristemassaa. Tällöin myös vaippa voi ulottua reiän alareunan tasolle, ja vastuksen A25 toinen pää voi 25 olla kytketty vaippaan siirtotien maajohtimen sijasta.Figure 10 is a third example of a directional switch according to the invention in a coaxial structure such as that shown in Figure 10 7. The recess A30 of the outer conductor A12 is in this case a cylindrical hole from the outer surface of the outer conductor to the inner surface. In the center of the hole is a measuring pin A21 extending into the cavity of the transmission path, the lower end of which A24 acts as a tactile conductor. The dipstick is surrounded and supported by a dielectric mass filling the hole A30. The resistor A25 belonging to the probe is the first end 15 connected to the probe and the other end connected to the inner surface of the outer conductor A12 in the cavity of the transmission path. The resistor is located at one end of the measuring surface parallel to the transmission path, viewed from the direction switch output port P2. Hole A30 is covered with conductive cover A50, except for the lead-through, to prevent leakage of high frequency electromagnetic field. Of course, a small portion of the energy of the field traveling on the transmission path is deliberately fed to the measuring switch P3 of the directional coupler by the measuring conductor A20, which includes the extension conductor A21 and another measuring conductor connected to the outer conductor. The test lead may be a coaxial conductor such that the probe is part of its inner conductor and the dielectric mass filling the hole A30 is part of the insulating mass between the inner conductor of the test lead and the jacket. In this case, the sheath may also extend to the bottom edge of the hole, and the other end 25 of the resistor A25 may be coupled to the sheath instead of the earth conductor.

Kuvassa 11 on esimerkki keksinnön mukaisten suuntakytkimien ominaisuuksista. Kuvaaja B1 näyttää taajuuden funktiona mittaportin signaalitason muuttumisen suhteessa tulosignaalin tasoon kuvien 8 ja 10 mukaisissa suuntakytkimissä; molemmat antavat kutakuinkin saman tuloksen. Kuvaaja B2 näyttää taajuuden funk-30 tiona mittaportin signaalitason muuttumisen suhteessa lähtöportista tuloporttiin päin etenevän signaalin tasoon kuvan 8 mukaisessa suuntakytkimessä ja kuvaaja B3 mittaportin signaalitason muuttumisen suhteessa lähtöportista tuloporttiin päin etenevän signaalin tasoon kuvan 10 mukaisessa suuntakytkimessä. (Kuvaajien B2 ja B3 harmailla alueilla esiintyy suhteellisen tiheää vaihtelua taajuuden funktiona.) 35 Kuvaaja B1 vastaa kuvan 2 kuvaajaa 21, ja kuvaajat B2 ja B3 kuvan 2 kuvaajaa 9 22. Desibeleissä lausuttujen kertoimien erotus ilmaisee siis suuntaerotuksen arvon.Figure 11 shows an example of the features of directional switches according to the invention. Graph B1 shows as a function of frequency the change in the signal level of the measuring gate relative to the input signal level in the directional switches of Figures 8 and 10; both give the same result. Graph B2 shows the change in frequency as a function of signal level of the gate relative to the level of the signal going from the output port to the input port in Fig. 8, and graph B3 to the signal level of the gate to the input port in the directional switch. (The gray areas of graphs B2 and B3 exhibit relatively dense variation as a function of frequency.) 35 Graph B1 corresponds to graph 21 in Figure 2, and graphs B2 and B3 in graph 2 in Figure 2 22. Thus, the difference in decibels expresses the value of direction difference.

Kuvaajista ilmenee, että suuntaerotus on hyvä erittäin suurella taajuusalueella. Parannus kuvan 2 esittämään tunnettuun tekniikkaan verrattuna on hyvin huomatta-5 va. Kuvan 8 suuntakytkimellä suuntaerotus ylittää arvon 20 dB alueella noin 1-4 GHz. Kuvan 10 suuntakytkimellä vastaava alue on noin 0,2-3 GHz. Esimerkiksi alueella 1,8-1,9 GHz suuntaerotus on noin 28 dB kuvan 8 kytkimellä ja noin 23 dB kuvan 10 kytkimellä.The graphs show that the direction difference is good over a very large frequency range. The improvement over the prior art shown in Figure 2 is very significant. With the directional switch of Fig. 8, the direction difference exceeds 20 dB in the range of about 1-4 GHz. With the directional switch of Fig. 10, the corresponding range is about 0.2-3 GHz. For example, in the range 1.8 to 1.9 GHz, the direction difference is about 28 dB with the switch in Figure 8 and about 23 dB with the switch in Figure 10.

Kuvaajasta B1 ilmenee lisäksi, että esimerkiksi 2GHz:n paikkeilla signaalitaso mit-10 taportissa on noin 40 dB alempi kuin kytkimen läpi kulkevan signaalin taso. Tämä merkitsee, että mittasignaali aiheuttaa läpi kulkevaan signaaliin vain 0,0003 dB:n vaimennuksen.In addition, graph B1 shows that, for example, at about 2GHz, the signal level in the mit-10 port is about 40 dB lower than the signal passing through the switch. This means that the measurement signal causes only 0.0003 dB attenuation to the transmitted signal.

Kuvassa 12 on toinen esimerkki keksinnön mukaisen suuntakytkimen ominaisuuksista. Kuvaaja C1 näyttää taajuuden funktiona tuloportin heijastuskertoimen kuvan 15 10 mukaisessa suuntakytkimessä. Kuvan 8 kytkin antaa olennaisesti samanlaisen tuloksen, alueilla 0,5-1,5 GHz ja 3-3,5 GHz sen heijastuskerroin on tosin noin 10 dB huonompi. Kuvaaja C2 näyttää vertailun vuoksi tuloportin heijastuskertoimen tunnetussa neljännesaaltosuuntakytkimessä. Havaitaan, että keksinnön mukaisessa suuntakytkimessä saavutetaan myös hyvä heijastusvaimennus erittäin suu-20 rella taajuusalueella. Heijastuskerroin on noin -30 dB tai pienempi nollataajuudesta taajuuteen 3 GHz asti, jonka jälkeen kerroin huononee noin arvoon -20 dB taajuuteen 5 GHz mennessä. Tunnetun tekniikan suuntakytkimessä heijastuskerroin on parhaimmillaan lähes -30 dB. Arvon -20 dB se kuitenkin alittaa vain taajuusalueella 1 ,95-2,2 GHz, mikä on suhteellisena kaistanleveytenä 12%.Fig. 12 is another example of the features of a directional switch according to the invention. Graph C1 shows as a function of frequency the reflection coefficient of the input port in the directional switch shown in Figure 15-10. The switch of Fig. 8 gives essentially the same result, although in the range of 0.5-1.5 GHz and 3-3.5 GHz its reflection coefficient is about 10 dB worse. For comparison, graph C2 shows the reflection coefficient of the input port in a known quarter-wave directional switch. It will be appreciated that the directional switch of the invention also achieves good reflection damping in a very large frequency range. The reflection coefficient is about -30 dB or less from zero frequency up to 3 GHz, after which it decreases to about -20 dB up to 5 GHz. In the prior art directional switch, the reflection coefficient is at best about -30 dB. However, it falls below -20 dB only in the frequency range of 1.95-2.2 GHz, which is 12% relative bandwidth.

25 Määreet "ala-"ja "ylä" viittaavat patenttivaatimuksissa kuvissa 5-10 esitettyyn suuntakytkimen asentoon, eikä niillä ole tekemistä laitteiden käyttöasennon kanssa.The attributes "lower" and "upper" refer to the position of the directional switch shown in Figures 5-10 and have no relation to the operating position of the devices.

Edellä on selostettu keksinnön mukaisia suuntakytkinrakenteita. Näiden toteutustapa voi yksityiskohdissaan poiketa esitetyistä. Mittapäässä käytettävä vastus voi 30 olla paitsi palavastus, myös esimerkiksi hiilikalvovastus, ohutkalvovastus tai paksu kalvovastus, ja sen resistanssi voi vaihdella. Keksinnöllistä ajatusta voidaan so-, : veltaa eri tavoin itsenäisen patenttivaatimuksen 1 asettamissa rajoissa.The directional switch structures according to the invention have been described above. The implementation of these may differ in their details. The probe resistor 30 may be not only a combustion resistor, but also, for example, a carbon film resistor, a thin film resistor or a thick film resistor, and its resistance may vary. The inventive idea may be charged differently within the limits set by the independent claim 1.

Claims (15)

1. Suuntakytkin, jossa on tuioportti (P1), lähtöportti (P2), mittaportti (P3), keski-johtimen (411; 511; 611; 811; 911; A11) ja maajohtimen (412; 512; 612; 712; 812; 912; A12) käsittävä siirtotie mitattavan signaalin johtamiseksi tuloportista lähtöport- 5 tiin sekä siirtotiehen liittyvä, ensimmäisen (421; 521; 621; 821; 921; A21) ja toisen (422; 522) mittajohtimen käsittävä mittajohto (620; 720; 820; 920) mittasignaalin johtamiseksi mittaporttiin, joka mittajohto on päätetty siirtotien puoleisesta päästään vastuksella (425; 525; 625; 825; 925; A25) niin, että ensimmäinen mittajohdin on kytketty vastuksen ensimmäiseen päähän ja toinen mittajohdin vastuksen toi-10 seen päähän, tunnettu siitä, että siirtotiehen kytkeydytään mittausta varten vain yhdessä kohtaa mittapäällä, joka käsittää mitattavan signaalin kentän etenemisti-laan rajautuvina mainitun vastuksen ja tuntojohteen (424; 524; 624; 824; 924; A24), joka tuntojohde kuuluu ensimmäiseen mittajohtimeen ja sen painopiste sijaitsee lähempänä tuloporttia (P1) kuin vastuksen painopiste suuntaerotuksen to-15 teuttamiseksi.A directional switch having a input port (P1), an output port (P2), a measuring port (P3), a center conductor (411; 511; 611; 811; 911; A11) and a ground conductor (412; 512; 612; 712; 812; 912; A12) comprising a transmission line for conducting a signal to be measured from the input port to an output port, and a measurement line (620; 720; 820; 920) associated with the first (421; 521; 621; 821; 921; A21) and second (422; 522) measuring lines. ) for supplying a measuring signal to a measuring port terminated at its end on the transmission side by a resistor (425; 525; 625; 825; 925; A25) with the first measuring line connected to the first end of the resistor and the second measuring line connected to the other end the transmission path being coupled for measurement only at one point to the probe comprising said resistor bounded by a field propagation space of the signal to be measured and a sensor (424; 524; 624; 824; 924; A24), which sensor belongs to the first dimension. to the conductor and its center of gravity is closer to the input port (P1) than the resistor's center of gravity to perform directional to-15. 2. Riktkopplare i enlighet med patentkrav 1, kännetecknad av att dess överfö-ringsväg är koaxial, vars jordledare (712; 812; 912; A12) innefattar en nisch (830; 930; A30), som börjar pä yttre ytan och som öppnar sig i häligheten av överfö- 15 ringsvägen, för placering av sensorledningen (824; 924; A24) och resistorn (825; 925; A25) pä överföringsvägen sä, att elektromagnetiska fältet som utbreder i häligheten riktas mot dem.2. Riktkopplare i enlighet med patentkrav 1, a cantilever av att dess Överfö-ringaxis coaxial, stem jordledare (712; 812; 912; A12) innefattar en nisch (830; 930; A30), som börjar pä ytre ytan och som öppnar s. i häligheten av överfö- ringrägen, för placering av sensorledningen (824; 924; A24) och resistorn (825; 925; A25) tærverörörvågen, att electromagnetic förtet som utbreder i häligheten violated mot dem. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suuntakytkin, tunnettu siitä, että sen siirtotie on koaksiaalinen, jonka maajohtimessa (712; 812; 912; A12) on ulkopinnalta alkava ja siirtotien onteloon avautuva syvennys (830; 930; A30) tuntojohteen (824; 924; A24) ja vastuksen (825; 925; A25) sijoittamiseksi siirtotielle niin, että ontelos- 20 sa etenevä sähkömagneettinen kenttä kohdistuu niihin.Directional switch according to claim 1, characterized in that its transmission path is coaxial, the earth conductor (712; 812; 912; A12) having a recess (830; 930; A24) extending from the outer surface and opening into the cavity of the transmission path. and for positioning a resistor (825; 925; A25) on the transmission path so as to be exposed to the propagating electromagnetic field in the cavity. 3. Riktkopplare i enlighet med patentkrav 2, kännetecknad av att dess nämnd nisch innefattar ett litet kretskort (860; 960), pä vilket resistorn är installerad och 20 ledande band pä ytan av vilket kretskort bildar sensorledningen ätminstone delvis.3. Riktkopplare i enlighet med patentkrav 2, a rotation encoder nietnd nisch innefattar et kretskort (860; 960), a lightning resistorn and installerad and 20 ledande band atning a lightning bildar sensorledningen ätminstone delvis. 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen suuntakytkin, tunnettu siitä, että se käsittää mainitussa syvennyksessä pienen piirilevyn (860; 960), jolle vastus on asennettu ja jonka pinnalla oleva johdeliuska muodostaa tuntojohteen ainakin osittain.Directional switch according to Claim 2, characterized in that it comprises, in said recess, a small printed circuit board (860; 960) on which the resistor is mounted and on which a conductor strip at least partially forms a tactile conductor. 4. Riktkopplare i enlighet med patentkrav 3, kännetecknad av att sensorledningen (824) och resistorn (825) är pä Övre ytan av det nämnda kretskortet (860), vid öppningen (831) i nischens (830) botten.The transducer of the patent patent 3, the encoder of the att sensor sensor (824) and the resistor (825) of the present invention (860), the device (831) of the nischens (830) botten. 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen suuntakytkin, tunnettu siitä, että tuntojohde 25 (824) ja vastus (825) ovat mainitun piirilevyn (860) yläpinnalla, syvennyksen (830) pohjassa olevan aukon (831) kohdalla.Directional switch according to Claim 3, characterized in that the tactile conductor 25 (824) and the resistor (825) are on the upper surface of said circuit board (860) at an opening (831) at the bottom of the recess (830). 5. Riktkopplare i enlighet med patentkrav 3, kännetecknad av att sensorled-25 ningen (924) och resistorn (925) är pä nedre ytan av det nämnda kretskortet (960), i öppningen (931) i nischens (930) botten.5. The transducer (3), the encoder of the att sensor sensor-25, and (924) and the resistor (925), respectively, of said crimp card (960), the node (931) and the nischens (930) botten. 5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen suuntakytkin, tunnettu siitä, että tuntojohde (924) ja vastus (925) ovat mainitun piirilevyn (960) alapinnalla, syvennyksen (930) pohjassa olevassa aukossa (931).Directional switch according to claim 3, characterized in that the sensing conductor (924) and the resistor (925) are on the underside of said circuit board (960) in an opening (931) at the bottom of the recess (930). 6. Riktkopplare i enlighet med patentkrav 2, kännetecknad av att i mitten av ^ den nämnda nischen (A30) finns en mätningspin (A21), som sträcker sig i överfö- ringsvägens hälighet, och som är en del av första mätningsledningen och är fäst i 30 första ändan av den nämnda resistorn (A25) frän sin nedre ända.6. Riktkopplare i enlighet med patentkrav 2, a transcript of a view of the nischen (A30) finns en mätningspin (A21), som sträcker sig i överfö- ringvägens hälighet, och som är en del av första mätningsledningen och är. 30 första ändan av den nämnda resistorn (A25) frän sin nedre ända. 6. Patenttivaatimuksen 2 mukainen suuntakytkin, tunnettu siitä, että mainitun syvennyksen (A30) keskellä on siirtotien onteloon ulottuva mittapinni (A21), joka on osa ensimmäistä mittajohdinta ja on alapäästään kytketty mainitun vastuksen (A25) ensimmäiseen päähän.Directional switch according to claim 2, characterized in that in the center of said recess (A30) there is a measuring pin (A21) extending into the cavity of the transmission path, which is part of the first measuring conductor and is connected at its lower end to the first end. 7. Riktkopplare i enlighet med patentkrav 6, kännetecknad av att nedre ändan (A24) av mätningspinnen bildar den nämnda sensorledningen.7. The transducer and the magnification med patentkrav 6, the transducer node av attedre nän (A24), and the transducer image sensorledningen. 7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen suuntakytkin, tunnettu siitä, että mittapinnin alapää (A24) muodostaa mainitun tuntojohteen,Directional switch according to Claim 6, characterized in that the lower end (A24) of the measuring surface forms said tactile conductor, 8. Riktkopplare i enlighet med patentkrav 6, kännetecknad av att andra ändan av resistorn (A25) är kopplad i jordledaren (A12) av överföringsvägen.8. Riktkopplare i enlighet med patentkrav 6, a stump deck and an att resistra (A25) and a kopplad i jordledaren (A12) av överföringsvägen. 8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen suuntakytkin, tunnettu siitä, että vastuksen (A25) toinen pää on kytketty siirtotien maajohtimeen (A12).Directional switch according to Claim 6, characterized in that one end of the resistor (A25) is connected to the earth conductor (A12) of the transmission path. 9. Riktkopplare i enlighet med patentkrav 6, i vilken mätningsledningen är koax-ial och dess mantel sträcker sig till nivan av den nämnda nischens nedre kant, 5 kännetecknad av att andra ändan av resistorn är kopplad i mäntein av mätningsledningen.9. Riktkopplare i enlighet med patentkrav 6, i wagering mätningsledningen en coax-och dess mantle sträcker sig till Nivan av den nischens nedre kant, 5 turnbuckle av att andra ändan av resistorn är kopplin i mätningsledningen. 9. Patenttivaatimuksen 6 mukainen suuntakytkin, jossa mittajohto on koaksiaa- linen ja sen vaippa ulottuu mainitun syvennyksen alareunan tasolle, tunnettu siitä, että vastuksen toinen pää on kytketty mittajohdon vaippaan.A directional switch according to claim 6, wherein the measuring line is coaxial and its sheath extends to the lower edge of said recess, characterized in that one end of the resistor is connected to the measuring line sheath. 10. Riktkopplare i enlighet med patentkrav 6, kännetecknad av att utrymmet av nischen (A30) som omger mätningspinnen (A21) är ätminstone delvis fylld med dielektriskt stödämne.10. Riktkopplare i enlighet med patentkrav 6, a rotary encoder av attrymmet av nischen (A30) som omger mätningspinnen (A21), and a stencil delvis fylld med dielektriskt stödämne. 10. Patenttivaatimuksen 6 mukainen suuntakytkin, tunnettu siitä, että mittapinniä (A21) ympäröivä syvennyksen (A30) tila on ainakin osittain täytetty dielektrisellä 10 tukiaineella.Directional switch according to claim 6, characterized in that the space of the recess (A30) surrounding the measuring pins (A21) is at least partially filled with a dielectric support 10. 11. Riktkopplare i enlighet med patentkrav 2, kännetecknad av att den nämnda nischen täcks av ett ledande lock (750; 850; 950; A50).11. A ratchet of magnification med patent krav 2, the codenamed av att den nischen nickname (750; 850; 950; A50). 11. Patenttivaatimuksen 2 mukainen suuntakytkin, tunnettu siitä, että mainittua syvennystä peittää johtava kansi (750; 850; 950; A50).A directional switch according to claim 2, characterized in that said recess is covered by a conductive cover (750; 850; 950; A50). 12. Riktkopplare i enlighet med patentkrav 1, kännetecknad av att mellanleda-ren av dess överföringsväg är ett ledande band (511; 611), som hör i kretskortet (PCB) och jordledaren innefattar ätminstone kretskortets jordplan (GND), och de 15 nämnda sensorledning (524; 624) och resistor (525; 625) ligger ovanpä överföringsvägen.12. The patent application of the patent application No. 1, the telecommuting protocol (511; 611), the data transfer card (PCB) and the encoder encoder (GND), The (524; 624) and resistor (525; 625) ligger are overexpression rings. 12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suuntakytkin, tunnettu siitä, että sen siirtotien keskijohdin on piirilevyyn (PCB) kuuluva johdeliuska (511; 611) ja maajohdin 15 käsittää ainakin piirilevyn maatason (GND), ja mainitut tuntojohde (524; 624) ja vastus (525; 625) ovat siirtotien yläpuolella.A directional switch according to claim 1, characterized in that the middle conductor of its transmission path is a conductor strip (511; 611) belonging to the circuit board (PCB) and the ground conductor 15 comprises at least a ground plane (GND) of the circuit board; 625) are located above the data link. 13. Riktkopplare i enlighet med patentkrav 12, kännetecknad av att mellanleda-ren av överföringsvägen ligger i mellanlagret av kretskortet, och sensorledningen och resistorn ligger pä Övre ytan av kretskortet.13. Riktkopplare i enlighet med patentkrav 12, a transducer ng av att mellanleda-ren av överföringsvägen ligger i mellanlagret av kretskortet, och sensorledningen and resistorn ligger pä Övre ytan av kretskortet. 13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen suuntakytkin, tunnettu siitä, että siirtotien keskijohdin on piirilevyn välikerroksessa, ja tuntojohde ja vastus ovat piirilevyn yläpinnalla.A directional switch according to claim 12, characterized in that the middle conductor of the transmission path is in the intermediate layer of the circuit board, and the sensing conductor and the resistor are on the upper surface of the circuit board. 14. Riktkopplare i enlighet med patentkrav 12, kännetecknad av att mellanleda- ren av överföringsvägen ligger pä Övre ytan av kretskortet och sensorledningen och resistorn ligger ovanpä kretskortets övre yta, separerade frän övre ytan med ett dielektriskt lager.14. Riktkopplare i enlighet med patentkrav 12, kännetecknad av att mellanledaaren av överföringsvägen ligger nap Övre ytan av kretskortet och sensorledningen och resistorn ligger oven kretskortets övre yta, separerade frän övre ytan med ett dielektriskt lager. 14. Patenttivaatimuksen 12 mukainen suuntakytkin, tunnettu siitä, että siirtotien keskijohdin on piirilevyn yläpinnalla, ja tuntojohde ja vastus ovat piirilevyn yläpin-4 nan yläpuolella dielektrisellä kerroksella yläpinnasta erotettuina. % 15. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suuntakytkin, tunnettu siitä, että mainittu vastus on jokin seuraavista: palavastus, ohutkalvovastus, paksukalvovastus, hiili-25 kalvovastus. > 1. Riktkopplare, som innefattar en ingängsport (P1), en utgängsport (P2), en mätningsport (P3), en överföringsväg som innefattar en mellanledare (411; 511; 611; 811; 911; A11) och jordledare (412; 512; 612; 712; 812; 912; A12), för led-30 ning av signalen som mätäs frän ingängsporten tili utgängsporten, samt en mät-ningsledning (620; 720; 820; 920), som kopplas i överföringsvägen och som inne- fattar en första mätningsledning (421; 521; 621; 821; 921; A21) och en andra mät-ningsledning (422; 522), för ledning av mätningssignalen i mätningsporten, vilken mätningsledning änds med en resistor (425; 525; 625; 825; 925; A25) i sin ända mot överföringsvägen sä, att första mätningsledning är kopplad i första ändan av 5 resistorn och andra mätningsledning i andra ändan av resistorn, kännetecknad av att för mätning kopplas i överföringsvägen enbart genom en punkt med ett mäthu-vud, som innefattar den nämnda resistorn och en sensorledning (424; 524; 624; 824; 924; A24), som begränsas i utbredningsutrymmet av fältet av mätad signal, vilken sensorledning hör i första mätningsledningen och dess tyngdpunkt ligger 10 närmare ingängsporten (P1) än resistorns tyngdpunkt, för realisering av riktnings-diskriminering.A directional switch according to claim 12, characterized in that the middle conductor of the transmission path is on the upper surface of the printed circuit board, and the sensing conductor and the resistor are above the upper surface of the printed circuit board separated by a dielectric layer. A directional switch according to claim 1, characterized in that said resistor is one of the following: burn resistance, thin film resistor, thick film resistor, carbon film resistor. > 1. Riktkopplare, som innefattar en ingängsport (P1), en utgängsport (P2), en mätningsport (P3), en överföringsväg som innefattar en mellanledare (411; 511; 611; 811; 911; A11) och jordledare (412; 512) ; 612; 712; 812; 912; A12), för led-30 Ning av signalen som dir frän ingängsporten account utgängsporten, samt en mät-ningsledning (620; 720; 820; 920), som kopplas i överföringsvägen och som innefattar en första mätningsledning (421; 521; 621; 821; 921; A21) och en andra mät-ningsledning (422; 522), för ledning av mätningssignalen i mätningsporten, wien mätningsledning änds med en resistor (425; 525; 625; 825; 925; A25) i sin a mot överföringsvägen ä, att första mätningsledning är kopplad i första ändan av 5 resistorn och andra mätningsledning i andra ändan av resistorn, kännetecknad av attför mätning kopplas i överföringsvägen enbart innefattar den nämnda resistorn och en sensorledning (424; 524 ; 624; 824; 924; A24), som begränsas i utbredningsutrymmet av fältet av mätad signal, vilken sensorledning hör i första mätningsledningen och dess tyngdpunkt ligger 10 närmare ingängsporten (P1) än resistorns tyngdpunkt, förningsering av. 15. Riktkopplare i enlighet med patentkrav 1, kännetecknad av att nämnd resis-25 tor är en av följande: hybridmotständ, tunnfilmsresistor, tjockfilmsresistor, kolfilms-resistor.15. Riktkopplare i enlighet med patentkrav 1, kennnetecknad av att nämnd resis-25 Tor är en av feljande: hybrid motor, tunnel film resistor, tjock film resistor, kolfilms resistor.
FI20040450A 2004-03-25 2004-03-25 directional Couplers FI121516B (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20040450A FI121516B (en) 2004-03-25 2004-03-25 directional Couplers
PCT/FI2005/050066 WO2005093896A1 (en) 2004-03-25 2005-03-07 Directional coupler

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20040450 2004-03-25
FI20040450A FI121516B (en) 2004-03-25 2004-03-25 directional Couplers

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20040450A0 FI20040450A0 (en) 2004-03-25
FI20040450A FI20040450A (en) 2005-09-26
FI121516B true FI121516B (en) 2010-12-15

Family

ID=32039468

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20040450A FI121516B (en) 2004-03-25 2004-03-25 directional Couplers

Country Status (2)

Country Link
FI (1) FI121516B (en)
WO (1) WO2005093896A1 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI20065144A (en) * 2006-02-28 2007-08-29 Filtronic Comtek Oy directional Couplers
FI124514B (en) * 2006-05-12 2014-09-30 Filtronic Comtek Oy The directional coupler
US8294530B2 (en) 2007-12-29 2012-10-23 Andrew Llc PCB mounted directional coupler assembly
US9041497B2 (en) * 2012-04-27 2015-05-26 Tektronix, Inc. Minimal intrusion very low insertion loss technique to insert a device to a semi-rigid coaxial transmission line
US9653768B2 (en) 2014-06-23 2017-05-16 Blue Danube Systems, Inc. Coupling of signals on multi-layer substrates

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3798574A (en) * 1972-08-04 1974-03-19 L Workman Directional coupler having directly connected taps
US5111165A (en) * 1989-07-11 1992-05-05 Wiltron Company Microwave coupler and method of operating same utilizing forward coupling
US5424694A (en) * 1994-06-30 1995-06-13 Alliedsignal Inc. Miniature directional coupler

Also Published As

Publication number Publication date
FI20040450A0 (en) 2004-03-25
FI20040450A (en) 2005-09-26
WO2005093896A1 (en) 2005-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7567146B2 (en) Directional coupler
CN109061320B (en) Electromagnetic Field Composite Probes and Detection Systems
CN108152606B (en) Electric field passive probe
CN108226656B (en) Electromagnetic field composite passive probe
US8915133B2 (en) Arrangement and method for testing a level gauge system
JP5289445B2 (en) Matching circuit, wiring board, transmitter including matching circuit, receiver, transmitter / receiver, and radar apparatus
FI124514B (en) The directional coupler
JPH08242117A (en) Antenna incorporated type strip line cable
US6750657B2 (en) Combination of a feedthrough element for an electric high-frequency signal and a probe, and a level meter metering device including a combination of this type
KR101634258B1 (en) Test prods
JP3404238B2 (en) Calibration standard and calibration method for high frequency measurement and method for measuring transmission loss of transmission line for high frequency
FI121516B (en) directional Couplers
US4795989A (en) MMW microstrip coupler having movable test probe
CN114730982A (en) Radar chip with waveguide coupler
US10320049B2 (en) Annular directional coupler, in particular for microwave-based distance sensors
SE515126C2 (en) Testing apparatus and method for testing of transmission equipment
US7525321B2 (en) Sensor and assembly for hydrometric measurements
CN112213565A (en) Electromagnetic field passive probe and detection system
EP1316806A1 (en) Non-contact measuring probe device for directional detection of an electromagnetic wave and measuring method
KR20080095118A (en) Electrical property measuring device
JPH11153616A (en) Substrate for high frequency measurement
JP2000028661A (en) Grounding resistance measurement method and device thereof
FI109838B (en) Measurement line for a coaxial line for the determination of throughput and standing wave ratio
JP3659461B2 (en) High frequency measurement board
KR100808267B1 (en) High frequency termination resistance of metal plate mounting structure

Legal Events

Date Code Title Description
PC Transfer of assignment of patent

Owner name: FILTRONIC COMTEK OY

Free format text: FILTRONIC COMTEK OY

PC Transfer of assignment of patent

Owner name: INTEL CORPORATION

MM Patent lapsed