本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的多級的寬帶定向耦合器。

背景技術(shù)：

在高頻技術(shù)的設(shè)備中經(jīng)常必須的是，利用任意的功率分配將例如具有功率P的信號分配到兩個信號上。在特殊情況下可能期望的是，分別按50％對功率進行分配。對此經(jīng)常使用環(huán)形耦合器。這種類型的環(huán)形耦合器此外由Zinke Brunswig的“高頻技術(shù)”(施普林格出版社，第6版，2000年)已知并且更確切地說在那里參見第192頁。

這些環(huán)形耦合器通常在微帶線傳導(dǎo)技術(shù)中使用。

但此外也已知高頻耦合器，其中，耦合程度通常經(jīng)由在端側(cè)或在縱側(cè)耦合的導(dǎo)線進行調(diào)節(jié)。對于較高的耦合度、諸如對于功率分配器必要的耦合度，這些間距通常是非常小的或者甚至小到無法經(jīng)濟地制造。

例如也由US 6,946,927 B2已知一種定向耦合器，該定向耦合器在懸置微帶線技術(shù)中構(gòu)建。換句話說，在帶線技術(shù)中在基質(zhì)上在一側(cè)設(shè)有耦合段，該耦合段與兩個同樣在帶線技術(shù)中構(gòu)造的第一和第二接頭在基質(zhì)上連接。在基質(zhì)的對置側(cè)上此外設(shè)有第二耦合段，該第二耦合段通向第三和第二輸出端或接頭。在俯視圖中，兩個耦合段至少部分地疊置地設(shè)置。

與之相比有改進的高頻耦合器、尤其是以窄帶耦合器或功率分配器形式的高頻耦合器例如由EP 1867003 B9已知。根據(jù)該公開內(nèi)容也由此實現(xiàn)改進：沿著兩個耦合段的縱向方向設(shè)有交指電容器，這些電容器分別在耦合段和接地線之間耦合。

此外，在同平面?zhèn)鲗?dǎo)技術(shù)中的定向耦合器的主要缺點是：在縱側(cè)耦合的導(dǎo)體電路之間的所需的最小間距和就此而言也限定的耦合系數(shù)。此外，耦合系數(shù)強烈地依賴于公差(蝕刻公差和基質(zhì)材料的介電常數(shù)的公差關(guān)于不利影響的波動)。

此外，耦合器在同平面?zhèn)鲗?dǎo)技術(shù)中關(guān)于電介質(zhì)損耗不是優(yōu)化的。

此外，先行波和回導(dǎo)波的理想分離也可以僅借助于定向耦合器實現(xiàn)，這些定向耦合器允許TEM波的傳播。在微帶線傳導(dǎo)技術(shù)或共平面?zhèn)鲗?dǎo)技術(shù)中的定向耦合器不允許純TEM波的傳播。在這方面，因此追溯在同軸傳導(dǎo)技術(shù)中的定向耦合器。

然而，定向耦合器或功率分配器在同軸傳導(dǎo)技術(shù)中在結(jié)構(gòu)上相對復(fù)雜。因此，在這種類型的常規(guī)的定向耦合器中必須制造極其精確地銑削的殼體，這些定向耦合器對于耦合器的不同級必須具有明顯不同的殼體內(nèi)部空間寬度。在此，特別是從一個耦合級到下一個耦合級的過渡部的設(shè)置是非常重要的，因為在此一方面必須遵守關(guān)于耦合導(dǎo)線的精確尺寸另一方面必須遵守關(guān)于到殼體內(nèi)壁的間距的精確尺寸。極小的偏差在此會引起電學特性值的相對較強的變化。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在此背景下，本發(fā)明的任務(wù)是提供一種改進的定向耦合器、特別是3dB耦合器，該定向耦合器在成本、損耗和制造公差方面相比傳統(tǒng)的解決方案是優(yōu)化的。

根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)根據(jù)在權(quán)利要求中給出的特征來解決。本發(fā)明的有利的方案在從屬權(quán)利要求書中給出。

按本發(fā)明的定向耦合器相對于現(xiàn)有技術(shù)具有顯著優(yōu)點。

按本發(fā)明的定向耦合器的特征尤其是：在保持非常好的電學值的情況下低的公差敏感度。此外，按本發(fā)明的耦合器的殼體可以低成本地制造?？傮w而言，按本發(fā)明的耦合器可以容易地制造和調(diào)節(jié)，由此相對于傳統(tǒng)的解決方案實現(xiàn)成本更低的制造。

按本發(fā)明的定向耦合器包括一個殼體作為外導(dǎo)體，該殼體優(yōu)選可以作為注塑件制成。雖然這種類型的注塑件關(guān)于殼體內(nèi)部空間進行再加工或必須進行再加工，但這種類型的鑄件殼體的生產(chǎn)比至今按照現(xiàn)有技術(shù)所需的銑削的殼體明顯更經(jīng)濟。殼體至今必須進行銑削，因為對應(yīng)的定向耦合器很強烈地依賴于公差并且所要求的精度僅能通過一個銑削的殼體來保持。

此外，按本發(fā)明的定向耦合器的特征在于，所述多級的寬帶定向耦合器的兩個耦合段的耦合部段彼此通過過渡區(qū)域限定，這些過渡區(qū)域也簡單地被表示為突出部位，雖然過渡是不完全跳躍式的而是在一定的路程上地逐漸進行。在這些過渡部位處，耦合部段具有變化的導(dǎo)線橫截面，即，其導(dǎo)線厚度和/或?qū)Ь€寬度發(fā)生變化和/或耦合間距、即在兩個彼此鄰近的相互電隔離的耦合導(dǎo)線之間的間距發(fā)生變化。在該區(qū)域中，在耦合器殼體的內(nèi)部空間中設(shè)有電容作用的膜片作為用于所提及的過渡區(qū)域的補償裝置。

在本發(fā)明的范圍內(nèi)最終也可能的是，耦合器殼體可以超出耦合段地具有或多或少相同的殼體內(nèi)部空間寬度，或者所述殼體內(nèi)部空間寬度僅按比例地小地突出于殼體的長度地不同。在傳統(tǒng)的多級的定向耦合器中，殼體內(nèi)部寬度關(guān)于各個耦合部段強烈變化。通常相當可能的是，殼體內(nèi)部空間寬度從一個初始的耦合部段到下一個耦合部段或中間耦合部段必須構(gòu)造成大于系數(shù)2至3。在此，內(nèi)部空間比例和尺寸又極精確地保持，尤其是在從一個耦合部段到下一個耦合部段的過渡區(qū)域上內(nèi)部空間比例和尺寸又極精確地保持。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中在此也可能的是，該耦合間距尤其是在彼此最遠的耦合部段之間通過如下方式略微再調(diào)整：在兩個最遠的耦合部段之間插入和/或固定有可能小尺寸的電介質(zhì)間距保持件(例如以塑料盤形式等)。

在本發(fā)明的范圍內(nèi)的許多其它優(yōu)點之一也在于：耦合器殼體可以沿著分離平面被分成兩個相同的耦合器殼體半部，在此，兩個耦合器殼體半部中的每個耦合器殼體半部包括原理上兩個耦合段之一。因此，每個半殼體能以其對應(yīng)的耦合段進行安裝并且然后通過兩個耦合器殼體半部的疊置得到整個耦合器殼體。

附圖說明

本發(fā)明的其它優(yōu)點、細節(jié)和特征在下面由根據(jù)附圖所示的實施例得到。在附圖中：

圖1示出按本發(fā)明的具有封閉的定向耦合器殼體的定向耦合器的第一透視圖；

圖2示出按本發(fā)明的定向耦合器的豎直的縱向剖視圖；

圖3示出按本發(fā)明的定向耦合器的在兩個在中間接觸的殼體半部的高度中的水平的縱向剖視圖；

圖4示出沿著圖2中的線A-A的橫截面圖；

圖5示出一個與圖4相對應(yīng)的橫截面圖，但是與圖4的不同之處在于其它結(jié)構(gòu)的膜片；并且

圖6示出沿著在圖3中的線C-C的橫截面圖。

具體實施方式

根據(jù)附圖示出的多級定向耦合器例如設(shè)計成3dB定向耦合器。但耦合段也可以設(shè)計成不同的，使得除了50/50之外的其它的功率分配任何時候也是可能的。

在附圖中示出具有耦合器殼體1的按本發(fā)明的定向耦合器，該耦合器殼體在所示的實施例中包括在尺寸方面相同設(shè)計的耦合器殼體半部1a和1b。

換句話說，這兩個耦合器殼體半部1a、1b具有相同長度、相同寬度和橫向于其分離平面3的相同高度。

兩個并排的且從其開口側(cè)5可見的耦合器殼體半部1a和1b構(gòu)造成相同的(或者構(gòu)造成基本相同的)，并且可以通過以其開口側(cè)5旋轉(zhuǎn)180°相疊置，使得兩個耦合器殼體半部1a、1b的分別位于分離平面3的高度中的殼體半部接觸平面7彼此疊置，連同在下面還將討論的設(shè)置在殼體內(nèi)部空間9中的耦合段也彼此疊置。

定向耦合器、如每個定向耦合器包括至少三個端門(Tor)或端口，通常是四個端門或端口。在所示的實施例中，在其中每個端門或端口中在殼體外側(cè)可見地設(shè)有一個同軸接口11、13或15、17，其中，每個耦合器殼體半部1a、1b在兩個相對置的縱向側(cè)面19上分別具有一個同軸接口11、13或15、17。同樣地，連接在殼體內(nèi)部的對應(yīng)導(dǎo)線、尤其是同軸電纜也可以從殼體中引出。在該情況下，為簡單起見提及端門或端口。配置于兩個耦合器殼體半部1a、1b之一的兩個同軸接口11、13形成兩個端門或端口，這兩個端門或端口與一個下面解釋的耦合段連接，而設(shè)置在另一個耦合器殼體半部上的另外的兩個同軸接頭耦合件15、17與第二耦合段連接。一般而言，耦合段在其端部上的連接最終經(jīng)由一個同軸導(dǎo)線系統(tǒng)、例如以同軸導(dǎo)線形式的同軸導(dǎo)線系統(tǒng)實現(xiàn)。

在此已知這樣的電氣工作原理，即，在同軸耦合接頭上饋入的電磁波根據(jù)耦合比利用對應(yīng)的功率分配在代表輸出端的兩個對置的同軸接頭耦合件上解耦，而在理想的饋入側(cè)上的剩余的第四端門或端口上沒有能量解耦。

由根據(jù)圖2的沿縱向方向穿過殼體和穿過耦合段延伸的橫截面圖和根據(jù)圖3的在分離平面3的高度中的縱剖視圖3，按本發(fā)明的定向耦合器的結(jié)構(gòu)尤其是也在內(nèi)部可見。在此，在圖3中，例如以內(nèi)部觀察示出和顯示出上部的耦合器殼體半部1a，其中，第二耦合器殼體半部1b就此而言構(gòu)造為相同的。因此，在圖3中，盡管僅示出一個具有耦合段的耦合器殼體半部，但不僅對于殼體半部1a而且對于具有對應(yīng)的耦合段、耦合部段等的第二殼體半部1b給出對應(yīng)的附圖標記。

由視圖可見，這兩個耦合段21和23構(gòu)造為多級的并且在所示的實施例中分成三個耦合部段、即關(guān)于第一耦合段21的耦合部段21a、21b和21c和關(guān)于第二耦合段23的對應(yīng)的耦合部段23a、23b和23c。

相應(yīng)的耦合段21、23的第一耦合部段和對應(yīng)的第三耦合部段至少在其長度的大部分上關(guān)于中間的垂直平面E對稱設(shè)計。

在此，每個耦合部段具有導(dǎo)線寬度LB、導(dǎo)線厚度LD(在垂直于平面3的豎直高度方向上)，即一個特定的材料橫截面。此外，相應(yīng)的三個耦合部段中的每個耦合部段的特征是在兩個分別相毗鄰的耦合部段21a和23a或者21b和23b或者21c和23c之間的耦合間距KA。

在兩個耦合段21、23的分別相繼的耦合部段21a、21b、21c或者23a、23b、23c之間構(gòu)成過渡區(qū)域27，在這些過渡區(qū)域中耦合段21、23的材料橫截面、即耦合寬度和/或耦合高度和/或在兩個毗鄰的耦合部段之間的耦合間距發(fā)生變化。

各個耦合部段的長度關(guān)于耦合器的平均運行頻率基本上對應(yīng)于至少約λ/4。

此外，由根據(jù)圖5和6中的視圖可見，在殼體內(nèi)部空間9中的各個相繼的耦合部段之間的過渡區(qū)域27中構(gòu)成膜片(Blende)29。這些膜片構(gòu)造為膜片接片29'，這些膜片接片橫向于并且尤其是垂直于殼體內(nèi)部空間9的縱向內(nèi)表面31并且因而或多或少地垂直于耦合器殼體1的縱向方向L并且因而耦合段21、23延伸地定向。

在所示的實施例中，每個過渡區(qū)域27分別設(shè)有兩個膜片接片29'，這兩個膜片接片朝向耦合段21、23從在殼體內(nèi)部空間9中的兩個對置的縱向內(nèi)表面31伸出、優(yōu)選垂直于縱向內(nèi)表面31地伸出并且相對于在過渡區(qū)域27中的相應(yīng)的耦合段的側(cè)邊沿(側(cè)壁部段)以小的間距結(jié)束。

這些膜片接片29'可以分別到達相應(yīng)的耦合器殼體半部1a、1b的限定殼體內(nèi)部空間9的底部33并且在那里尤其是材料鎖合地與對應(yīng)的殼體半部1a、1b的材料連接。但也可能的是，膜片29或膜片接片29'在形成間隙的情況下在底部33或由此形成的底面33的前方結(jié)束。

在附圖中可見的膜片29、即膜片接片29'至少在分離平面3、即環(huán)繞的殼體邊緣3'之前不遠處結(jié)束，使得兩個殼體半部可以可靠地在其環(huán)繞的殼體邊緣3'中彼此靠置地接合在一起。

附加地或替代地，膜片29也可構(gòu)造成，使得膜片接片29'不是側(cè)向于疊置的耦合段21、23設(shè)置的(如這在圖2、3、4和5中示出)，而是在下部的或上部的耦合段21、23下方和上方延伸地構(gòu)造，如這在根據(jù)圖5的與圖4不同的視圖中示出。在圖5中示出的膜片29和膜片接片29'橫向于和優(yōu)選垂直于相應(yīng)的耦合器殼體半部1a、1b延伸并且因而在內(nèi)部空間9的整個寬度上與相應(yīng)的耦合器殼體半部1a、1b固定連接。在圖9所示的這些膜片不是超過分離平面3地在兩個殼體半部之間延伸而是僅在相應(yīng)的殼體半部中延伸。

如由耦合器殼體半部1a、1b的相應(yīng)的俯視圖可知，殼體內(nèi)部空間9關(guān)于兩個耦合器殼體半部1a、1b中的每個耦合器殼體半部在殼體內(nèi)部空間9的長度上或多或少地配備有相同的內(nèi)部空間寬度IB。僅在殼體內(nèi)部空間的端側(cè)的端部區(qū)域上，限定殼體內(nèi)部空間9的內(nèi)部縱向平面31過渡到內(nèi)端側(cè)32中，并且更確切地說優(yōu)選經(jīng)由倒角的壁部段34過渡到內(nèi)部端側(cè)中。

因為按本發(fā)明的殼體就此而言不同于現(xiàn)有技術(shù)或多或少地在其整個內(nèi)部空間長度上具有相同構(gòu)造的殼體內(nèi)部空間寬度IB，所以按本發(fā)明的殼體或者說按本發(fā)明的耦合器殼體半部也可以作為鑄件制成。隨后也可以對殼體內(nèi)表面和底面進行必要的再處理。由此或由于相對于傳統(tǒng)的解決方案的低誤差敏感度可以實現(xiàn)使用作為鑄件制成的耦合器殼體。

耦合度可以通過耦合段的構(gòu)造被影響和改變，即通過在各個耦合部段中的對應(yīng)的橫截面變化和/或通過尤其是在最窄處彼此延伸的兩個耦合部段之間(即在所示的實施例中在兩個中間的耦合部段21b和23b之間)的耦合間距KA的變化。

為了進行在此可能的精確的間距調(diào)整和/或改變耦合系數(shù)，可以在該部位上嵌入絕緣體或電介質(zhì)35(可以插在一個孔內(nèi)，使得該絕緣體或電介質(zhì)不可丟失地被保持)。絕緣體的突出于在耦合部段21b或23b中的孔37的間距邊緣限定了這兩個耦合部段21b、23b的最小間距。

在所示的實施例中，兩個耦合段21、23分別經(jīng)由兩個以絕緣體或電介質(zhì)形式的間距保持件或支撐裝置得到保持，即關(guān)于耦合段21的間距保持件/支撐裝置39a和39b和關(guān)于第二耦合段23的間距保持件或支撐裝置41a和41b。用于保持和調(diào)整的這些支撐元件39a、39b或者說41a、41b可以構(gòu)造成銷狀的并且插入對應(yīng)的殼體內(nèi)孔43中，其中，支撐元件的對置的突出部嵌接到對應(yīng)的耦合部段孔45中。在這兩者之間又設(shè)有徑向突出于孔直徑的材料突出部45a，該材料突出部一方面靠置在耦合器殼體半部1a、1b的分別相鄰的底部33的底面上并且另一方面靠置到與之毗鄰的耦合部段基面25上，如尤其是由圖5可見。兩個耦合段的連接分別經(jīng)由一個內(nèi)導(dǎo)體連接件47(圖6)實現(xiàn)，該內(nèi)導(dǎo)體連接件優(yōu)選設(shè)有帶有外螺紋的連接軸48，該連接軸按照根據(jù)圖6的視圖可以旋入在各自對應(yīng)的耦合部段21a、21c或23a、23c的端部上的設(shè)有內(nèi)螺紋的橫孔49中。

該內(nèi)導(dǎo)體連接件47借助于絕緣盤50相對于殼體孔51支撐地保持，對應(yīng)的同軸接口11的外導(dǎo)體53設(shè)置在該殼體孔51的軸向延長部中，優(yōu)選經(jīng)由螺紋連接支撐在對應(yīng)的耦合器殼體半部中，即，在那里與耦合器殼體半部一件式相連的殼體突出部1'a或1'b是擰開的。在此，相應(yīng)的內(nèi)導(dǎo)體連接件47在向外指向的同軸接口11的區(qū)域中例如以按照常規(guī)的允許同軸插接連接的內(nèi)導(dǎo)體55的類型的同軸插頭耦合的形式設(shè)計。但與此不同地，例如同軸插接連接件也可以直接從殼體9或殼體半部1a和1b的內(nèi)部向外引導(dǎo)，而沒有所提到的接口構(gòu)造。在這里完全不同的設(shè)計和解決方案也是可能的。

通過這種布置，在原則上兩個耦合段21、23中的每個耦合段也可以在沒有上述的間距保持件或支撐元件39a、39b或41a、41b的情況下保持在相應(yīng)的耦合器殼體半部上。

按本發(fā)明的寬帶耦合器已經(jīng)根據(jù)兩個耦合段進行說明，這兩個耦合段分別劃分成三個耦合部段再加上兩個分別在兩個相繼的耦合部段之間的過渡區(qū)域。但不同于此，也可以在每個耦合段中設(shè)置更少或更多個耦合部段。原則上，在考慮按本發(fā)明的方案的情況下也可以實現(xiàn)這樣的耦合器，該耦合器例如僅包括兩個耦合段，這兩個耦合段分別被劃分成兩個相繼的耦合部段，這兩個相繼的耦合部段僅具有一個位于中間的過渡區(qū)域。同樣地，耦合段也可以具有多于三個耦合部段、例如4個耦合部段、5個耦合部段等，這些耦合部段優(yōu)選同樣又在兩個相繼的耦合部段之間具有帶有變化的材料橫截面和/或此外變化的耦合間距的對應(yīng)的過渡區(qū)域。

按本發(fā)明的定向耦合器的一個優(yōu)點還基于：可以使用兩個相同大小的耦合器殼體半部。兩者優(yōu)選可以由鑄件制成。但也可以使用一個耦合器殼體，該耦合器殼體具有這樣的高度，在該高度中可以安裝兩個耦合段。該耦合器殼體優(yōu)選也可以由鑄件、例如由鋁鑄件制成。在此情況下，在箱狀的耦合器殼體的開口側(cè)9僅還安置一個蓋，該蓋可以設(shè)計成扁平的。這樣的蓋無須強制由鑄件制成。