Leistungsteiler für Hochfrequenzsignale

Abstract

 Ein nach dem Wilkinson-Prinzip ausgeführter Leistungsteiler, der eine an einem Tor (1) eingespeiste Leistung zu gleichen Anteilen auf zwei Tore (2, 3) aufteilt, besteht aus einer Leitungsverzweigung, deren Verzweigungsarme aus λ/4 langen Leitungen (L1, L2) gebildet sind, wobei die Tore (2, 3) der beiden Verzweigungsarme (L1, L2) über einen ohmschen Widerstand (R) miteinander verbunden sind. Zu beiden Seiten des Widerstandes (R) ist jeweils eine ca. λ/2 lange Leitung (L3, L4) in Reihe geschaltet, um eine möglichst gute Isolation zwischen den beiden Toren (2, 3) zu erreichen.

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Leistungsteiler für Hochfrequenzsignale, bestehend aus einer Leitungsverzweigung, deren Verzweigungsarme aus λ/4 langen Leitungen gebildet sind, wobei die Tore der beiden Verzweigungsarme über einen ohmschen Widerstand miteinander verbunden sind. Es handelt sich hierbei um einen nach dem Wilkinson-Prinzip aufgebauten Leistungsteiler, wie er in IRE Transactions On Microwave Theory And Techniques, Januar 1960, Seite 116 bis 119 beschrieben ist. Das in Figur 3 dargestellte Schaltbild verdeutlicht den Aufbau dieses bekannten Leistungsteilers. Er besteht aus einer Leitungsverzweigung mit zwei λ/4 langen Leitungen L1 und L2. Am Verzweigungspunkt der beiden Leitungen L1 und L2 befindet sich das Eingangstor 1, und die Enden der beiden Leitungen L1 und L2 bilden die Tore 2 und 3. Zwischen den beiden Toren 2 und 3 ist zu deren gegenseitiger Isolation ein ohmscher Widerstand R geschaltet.

[0002] Soll ein Leistungsteiler für hochfrequente Signale eingesetzt werden, so wird die Leitungsverzweigung L1, L2 üblicherweise in planarer Leitungstechnik ausgeführt. Bei hohen Frequenzen hat aber der ohmsche Widerstand in der Regel parasitäre Effekte, er wirkt induktiv und bildet eine Kapazität gegen Masse und besitzt außerdem eine nicht zu vernachlässigende elektrische Leitungslänge. Diese vom idealen Verhalten abweichenden Eigenschaften des ohmschen Widerstandes R verschlechtern die Isolation zwischen den Tore 2 und 3. Denn das über den Widerstand R dem jeweils gegenüberliegenden Tor 2 bzw. 3 zugeleitete Signal ist nun nicht mehr exakt gegenphasig zu dem Signalanteil, der jenes Tor über die beiden λ/4 langen Leitungen L1 und L2 erreicht. In dem Maß, in dem die Isolation zwischen den beiden Toren 2 und 3 verschlechtert wird, verschlechtert sich auch die Anpassung an den Tore 2 und 3.

[0003] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Leistungsteiler für Hochfrequenzsignale nach dem Wilkinson-Prinzip der eingangs genannten Art anzugeben, der auch bei Vewendung eines nicht idealen ohmschen Widerstandes sowohl eine gute Isolation zwischen den Verzweigungsarmen als auch eine gute Anpassung an allen Toren aufweist.

Vorteile der Erfindung

[0004] Die genannte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß zu beiden Seiten des ohmschen Widerstandes, der die beiden Tore an den Enden der λ/4 langen Leitungen miteinander verbindet, jeweils eine Leitung von einer solchen Länge in Reihe geschaltet ist, daß die Reihenschaltung aus den beiden Leitungen einschließlich dem Widerstand eine elektrisch wirksame Länge von 2 λ/2 hat. Durch die beiden zum Widerstand in Reihe geschalteten Leitungen werden die störende elektrische Länge und parasitäre Blindwiderstandsanteile des ohmschen Widerstandes kompensiert.

[0005] Die Einfügung der beiden ca. λ/2 langen Leitungen zwischen den Enden der λ/4 langen Leitungen hat zusätzlich den Effekt, daß die Enden der λ/4 langen Leitungen einen größeren Abstand voneinander haben können, so daß unerwünschte Überkopplungen zwischen den λ/4 langen Leitungen vermieden werden.

[0006] Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

[0007] Ein vorteilhafter Aufbau des Leistungsteilers besteht darin, daß sich die in planarer Leitungstechnik ausgeführten λ/4 langen Leitungen der Verzweigungsarme von ihrem Verzweigungspunkt aus in entgegengesetzter Richtungen erstrecken, und daß die Reihenschaltung aus den beiden ca. λ/2 langen Leitungen und dem ohmschen Widerstand bogenförmig von einem Tor zum anderen geführt ist. Die beiden λ/4 langen Leitungen der Leitungsverzweigung haben somit den größtmöglichen Abstand voneinander, der eine unerwüschte Überkopplung zwischen den Toren der Verzweigungsarme minimiert.

Zeichnungen

[0008] Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ein Prinzipschaltbild eines Leistungsteilers gemäß der Erfindung,

Figur 2 eine mögliche Leitungsstruktur dieses Leistungsteilers und

Figur 3 ein Prinzipschaltbild eines Leistungsteilers gemäß dem Stand der Technik.

[0009] Der in Figur 1 als Prinzipschaltbild dargestellte Leistungsteiler besitzt, wie der in der Beschreibungseinleitung anhand von Figur 3 beschriebene Leistungsteiler gemäß dem Stand der Technik, eine aus zwei λ/4 langen Leitungen L1 und L2 bestehende Leitungsverzweigung. λ ist dabei die mittlere Betriebswellenlänge des Leistungsteilers. Am Verzweigungspunkt der beiden λ/4 langen Leitungen L1 und L2 befindet sich ein gemeinsames Tor 1, und die Enden der beiden λ/4 langen Leitungen bilden die Tore 2 und 3, auf die sich eine am Tor 1 eingespeiste Leistung zu gleichen Teilen aufteilt.

[0010] Im Unterschied zum in der Figur 3 dargestellten Stand der Technik ist der ohmsche Widerstand nicht direkt zwischen die Enden der beiden λ/4 langen Leitungen L1 und L2 geschaltet, sondern es sind zu beiden Seiten des ohmschen Widerstandes R noch zwei ca. λ/2 lange Leitungen L3 und L4 eingefügt. Zweck der beiden ca. λ/2 langen Leitungen L3 und L4, die zum ohmschen Widerstand R in Reihe geschaltet sind, besteht darin, daß die für Hochfrequenzsignale nicht unerhebliche elektrische Leitungslänge des ohmschen Widerstandes R kompensiert wird, so daß an den beiden Toren 2 und 3 die für eine gute Isolation erforderlichen Phasenbeziehungen nicht gestört werden. Dazu wird die Länge der mit dem Widerstand R in Reihe geschalteten Leitungen so gewählt, daß die elektrisch wirksame Gesamtlänge der Reihenschaltung des Widerstandes R und der Leitungen L3 und L4 2λ/2 beträgt. Mit dieser elektrischen Länge werden bei der Wellenlänge λ (entspricht der Mittenfrequenz des Betriebsbereichs des Leistungsteilers) dieselben Phasenbeziehungen an den Toren 2 und 3 hergestellt wie bei Einsatz eines idealen (elektrische Länge gleich 0) Widerstandes R.

[0011] Die Figur 2 zeigt ein vorteilhaftes Layout des in der Figur 1 als Prinzipschaltbild dargestellten Leistungsteilers. Die beiden λ/4 langen Leitungen L1 und L2 der Leitungsverzweigung erstrecken sich gerade in entgegengesetzte Richtungen. Dadurch entsteht ein optimaler Abstand zwischen den beiden Leitungen L1 und L2, der keine störende Überkopplung zwischen beiden zuläßt. Die Reihenschaltung des z. B. als Chip-Widerstand ausgeführten ohmschen Widerstandes R mit den beiden Leitungen L3 und L4 ist bogenförmig vom Ende der λ/4 langen Leitung L1 zum Ende der λ/4 langen Leitung L2 geführt. Erst durch die Reihenschaltung des ohmschen Widerstandes R mit den beiden ca. λ/2 langen Leitungen L3 und L4 ist es möglich, die Leitungen L1 und L2, welche nur λ/4 lang sind und damit Übertragungsverluste des Leistungsteilers sehr gering halten, in der in Figur 2 dargestellten Weise in entgegengesetzter Richtungen mit einem maximal möglichen Abstand zueinander zu führen.

Ansprüche

1. Leistungsteiler für Hochfrequenzsignale, bestehend aus einer Leitungsverzweigung, deren Verzweigungsarme aus λ/4 langen Leitungen (L1, L2) gebildet sind, wobei die Tore (2, 3) der beiden Verzweigungsarme (L1, L2) über einen ohmschen Widerstand (R) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten des ohmschen Widerstandes (R) jeweils eine Leitung (L3, L4) von einer solchen Länge in Reihe geschaltet ist, daß die Reihenschaltung aus den beiden Leitungen (L3, L4) einschließlich dem Widerstand (R) eine elektrisch wirksame Länge von 2 λ/2 hat.

2. Leistungsteiler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Leitungen (L1, L2, L3, L4) in planarer Leitungstechnik ausgeführt sind.

3. Leistungsteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die λ/4 langen Leitungen (L1, L2) der Verzweigungsarme von ihrem Verzweigungspunkt aus in entgegengesetzte Richtungen erstrecken und daß die Reihenschaltung aus den beiden Leitungen (L3, L4) und dem ohmschen Widerstand (R) bogenförmig von einem Tor (2) zum anderen (3) geführt ist.

Zeichnung