SCHLEIFENRICHTKOPPLER

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schleifenrichtkoppler mit einem Wellenleiter, insbesondere einem Hohlleiter, einem planaren Leiter oder einem Koaxialleiter, in Form einer halben Schleifenantenne, die einen ersten Antennenarm und einen zweiten Antennenarm aufweist, zum kontaktlosen Auskoppeln eines auf einem Wellenleiter hinlaufenden Signals a und eines auf diesem Wellenleiter zurücklaufenden Signals b, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Zur Bestimmung und Trennung von hin- "a" und rücklaufenden "b" hochfrequenten Spannungs- und Stromwellen bzw. zur Bestimmung der Spannung "U" und des Stromes "I" auf einer Leitung ist es bekannt, so genannte Richtkoppler zu verwenden. Der Richtkoppler ist eine der meist verwendeten Komponenten in Hochfrequenz- und Mikrowellenschaltungen. Es ist ein reziprokes Viertor-Bauteil bei dem im Idealfall zwei Tore voneinander entkoppelt sind, wenn alle Tore reflexionsfrei abgeschlossen sind. Zum Beispiel sei Tor 1 das Eingangstor, an dem ein Signal eingespeist wird. Alle Tore seien reflexionsfrei abgeschlossen. Dann ist beispielsweise das Tor 4 das Isolationstor, zu dem kein Anteil der eingespeisten Leistung gekoppelt wird. Die anderen beiden Tore werden Transmissionstor und Koppeltor genannt.

[0003] Eine wichtige Größe zum Beschreiben der Qualität eines Richtkopplers ist dessen Richtschärfe (Richtkopplung) bzw. Richtdämpfung. Die Richtschärfe ist das Verhältnis der Leistung des Koppeltores zu der Leistung des Isolationstores, wenn alle Tore reflexionsfrei abgeschlossen sind. Die optimale Richtdämpfung eines Richtkopplers, bestehend aus zwei verkoppelten Leitungen, wird nach K. W. Wagner, "Induktionswirkung von Wanderwellen in Nachbarleitungen," Elektrotechnische Zeitschrift, Band 35, Seiten 639-643; 677-680; 705-708, 1914 erzielt, wenn das Verhältnis des induktiven zum kapazitiven Koppelfaktors gleich dem Produkt der Wellenwiderstände der einzelnen Leitungen ist.

[0004] Richtkoppler werden oft in Messsystemen zur separaten Bestimmung der hin- und rücklaufenden Wellen verwendet. In der Schaltungstechnologie werden Richtkoppler als entkoppelte Leistungsteiler in Dämpfungsgliedern, Phasenschiebern, Mischern and Verstärker eingesetzt. Dabei werden Richtkoppler beispielsweise aus Koaxialleitern, Hohlleitern oder/und planaren Wellenleitern aufgebaut.

[0005] Eine mögliche Koppelstruktur zur Trennung der hin- und rücklaufenden Wellen ist der Schleifenrichtkoppler, welchen P. P. Lombardini, R. F. Schwartz, P. J. Kelly, "Criteria for the design of loop-type directional couplers for the L band," IEEE Transaction on Microwave Theory and Techniques, Band 4, Nr. 4, Seiten 234-239, Oktober 1956 und B. Mäher, "An L-band loop-type coupler," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Band 9, Nr. 4, Seiten 362-363, Juli 1961 beschreiben. Ein Schleifenrichtkoppler besteht aus einer Leiterschleife, welche über oder in einem Wellenleiter positioniert wird. Dabei können beliebige Wellenleiter wie Hohlleitungen, planare Streifenleitungen oder Koaxialleitungen verwendet werden. Die Anwendung eines Schleifenrichtkopplers ist vielfältig. Zum Beispiel verwenden F. De Groote, J. Verspecht, C. Tsironis, D. Barataud and J.-P. Teyssier, "An improved coupling method for time domain load-pull measurements", European Microwave Conference, Band 1, Seiten 4ff, Oktober 2005 und K. Yhland, J. Stenarson, "Noncontacting measurement of power in microstrip circuits" in 65th ARFTG, Seiten 201-205, Juni 2006 einen Schleifenrichtkoppler als Komponente in einem kontaktlosen Messsystem.

[0006] Zur Bestimmung der Streuparameter eines Testobjektes (DUT - Device Under Test) mit einem kontaktlosen, meist vektoriellen Messsystem werden induktive und/oder kapazitive Koppelstrukturen verwendet. Mittels dieser Koppelstrukturen werden der Strom und/oder die Spannung einer Signalleitung, welche direkt mit dem Testobjekt verbunden ist, bestimmt. Alternativ werden auch die hin- und rücklaufenden Wellen auf der Signalleitung gemessen, wobei dann Richtkoppler als Koppelstrukturen zur Trennung der beiden Wellen verwendet werden.

[0007] Die Genauigkeit eines unkalibrierten und kalibrierten Messsystems zur Bestimmung der hin- und rücklaufenden Wellen mittels Richtkoppler hängt u.a. von der Richtdämpfung der Koppler ab. Bei der beispielhaften Verwendung von Schleifenrichtkopplern kann die Richtdämpfung durch die Positionierung und den Winkel der Schleife relativ zur der Signalleitung, sowie durch Änderung der Schleifengeometrie optimiert werden. Jedoch ist damit eine breitbandige Optimierung der Richtkopplung (über mehrere Oktaven) nicht möglich. Für jeden Frequenzbereich muss die Geometrie der Konfiguration erneut optimiert werden. Dazu bedarf es einer sehr präzisen Schleifenpositioniereinheit, welches die Komplexität des Richtkopplers enorm erhöht.

[0008] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schleifenrichtkoppler der o.g. Art hinsichtlich seiner Anwendung zu vereinfachen und gleichzeitig die Richtdämpfung zu verbessern.

[0009] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Schleifenrichtkoppler der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.

[0010] Bei einem Schleifenrichtkoppler der o.g. Art ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der erste Antennenarm mit einem ersten Eingang eines ersten Netzwerkes und der zweite Antennenarm mit einem zweiten Eingang des ersten Netzwerkes verbunden ist, wobei das erste Netzwerk am ersten Eingang einen ersten Leistungsteiler und am zweiten Eingang einen zweiten Leistungsteiler aufweist, welche das jeweilige an den Antennenarmen anliegende Signal aufteilen, wobei das erste Netzwerk einen ersten Addierer, welcher die Signale des ersten und zweiten Leistungsteilers miteinander addiert und das daraus resultierende Signal K_c(a+b), wobei K_c ein kapazitiver Koppelfaktor des Schleifenrichtkopplers ist, auf einen ersten Ausgang des ersten Netzwerkes gibt, und einen ersten Subtrahierer, welcher die Signale des ersten und zweiten Leistungsteilers voneinander subtrahiert und das daraus resultierende Signal K_i(a-b), wobei K_i ein induktiver Koppelfaktor des Schleifenrichtkopplers ist, auf einen zweiten Ausgang des ersten Netzwerkes gibt, aufweist, ein drittes Netzwerk mit einem ersten Eingang, welcher mit dem ersten Ausgang des ersten Netzwerkes verbunden ist, und einem zweiten Eingang, welcher mit dem zweiten Ausgang des ersten Netzwerkes verbunden ist, vorgesehen ist, wobei das dritte Netzwerk am ersten Eingang einen dritten Leistungsteiler und am zweiten Eingang einen vierten Leistungsteiler aufweist, welche des jeweilige an den Eingängen des dritten Netzwerkes anliegende Signal aufteilen, wobei das dritte Netzwerk einen zweiten Addierer aufweist, welcher das Signal des dritten Leistungsteilers über einen ersten kapazitiven Signalpfad mit einem komplexen Übertragungsfaktor D₁ und des vierten Leistungsteilers über einen ersten induktiven Signalpfad mit einem komplexen Übertragungsfaktor D₂ erhält, sowie miteinander addiert und das daraus resultierende Signal, auf einen ersten Ausgang des dritten Netzwerkes gibt, wobei das dritte Netzwerk einen zweiten Subtrahierer aufweist, welcher das Signal des dritten Leistungsteilers über einen zweiten kapazitiven Signalpfad mit einem komplexen Übertragungsfaktor D₃ und des vierten Leistungsteilers über einen zweiten induktiven Signalpfad mit einem komplexen Übertragungsfaktor D₄ erhält sowie voneinander subtrahiert und das daraus resultierende Signal auf einen zweiten Ausgang des dritten Netzwerkes gibt, wobei in wenigstens einem der Signalpfade zwischen dem ersten und dritten Netzwerk und/oder in wenigstens einem der Signalpfade zwischen den Leistungsteilern und dem zweiten Addierer sowie dem zweiten Subtrahierer wenigstens eine Koppelfaktorangleich-Einrichtung angeordnet ist, welche den Betrag und/oder die Phase des Signals in dem jeweiligen Signalpfad derart verändert, dass am zweiten Addierer und am zweiten Subtrahierer jeweils Signale mit hinsichtlich Betrag und Phase identischem Koppelfaktor K₁, K₂ zur Addition bzw. Subtraktion vorliegen.

[0011] Dies hat den Vorteil, dass ein Richtkoppler zur Verfügung steht, dessen Koppelfaktoren frequenzindividuell so angeglichen werden können, dass ein resultierender kapazitiver und induktiver Koppelfaktor nahezu identisch sind, obwohl die sich aus der geometrischen Ausbildung und Anordnung sowie Frequenz des ausgekoppelten Signals ergebenden kapazitiven und induktiven Koppelfaktoren voneinander abweichen. Dies erzielt eine entsprechende Verbesserung der Richtdämpfung ohne die geometrischen Gegebenheiten des Schleifenrichtkopplers ändern zu müssen.

[0012] In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein zweites Netzwerk mit einem ersten Eingang, welcher mit dem ersten Ausgang des ersten Netzwerkes verbunden ist, einem zweiten Eingang, welcher mit dem zweiten Ausgang des ersten Netzwerkes verbunden ist, einem ersten Ausgang, welcher mit einem ersten Eingang eines dritten Netzwerkes verbunden ist, und einem zweiten Ausgang, welcher mit dem zweiten Eingang des dritten Netzwerkes verbunden ist, vorgesehen, wobei das zweite Netzwerk wenigstens eine Koppelfaktorangleich-Einrichtung aufweist, welche den Betrag und/oder die Phase des Signals am ersten Eingang des zweiten Netzwerkes und/oder am zweiten Eingang des zweiten Netzwerkes derart verändert, dass am zweiten Addierer und am zweiten Subtrahierer Signale mit hinsichtlich Betrag und Phase jeweils identischem Koppelfaktor K₁, K₂ zur Addition bzw. Subtraktion vorliegen.

[0013] Hierbei ist beispielsweise K₁ = K₂ = K und die Koppelfaktorangleich-Einrichtung bevorzugt derart ausgebildet, dass sie das Signal am ersten Eingang des zweiten Netzwerkes mit einem ersten komplexen Faktor F₁ und/oder das Signal am zweiten Eingang des zweiten Netzwerkes mit einem zweiten komplexen Faktor F₂ multipliziert, wobei der erste und/oder zweite komplexe Faktor E₁, F₂ derart gewählt sind, dass gilt


oder


oder

[0014] Zum Abgleich bzw. zum Bestimmen von erforderlichen komplexen Faktoren zum Angleichen des kapazitiven und induktiven Koppelfaktors ist es in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass zwischen dem ersten Ausgang des zweiten Netzwerkes und dem ersten Eingang des dritten Netzwerkes ein erster Umschalter sowie zwischen dem zweiten Ausgang des zweiten Netzwerkes und dem zweiten Eingang des dritten Netzwerkes ein zweiter Umschalter derart angeordnet und ausgebildet ist, dass diese Umschalter wahlweise das von dem ersten und zweiten Ausgang des zweiten Netzwerkes kommende Signal wahlweise jeweils an den ersten und zweiten Eingang des dritten Netzwerkes legen oder unter Umgehung des dritten Netzwerkes weiterleiten.

[0015] In einer alternativen Ausführungsform ist zwischen dem ersten Ausgang des zweiten Netzwerkes und dem ersten Eingang des dritten Netzwerkes ein fünfter Leistungsteiler, welcher das von dem ersten Ausgang des zweiten Netzwerkes kommende Signal an den ersten Eingang des dritten Netzwerkes und an einen dritten Umschalter legt, sowie zwischen dem zweiten Ausgang des zweiten Netzwerkes und dem zweiten Eingang des dritten Netzwerkes ein sechster Leistungsteiler, welcher das von dem zweiten Ausgang des zweiten Netzwerkes kommende Signal an den zweiten Eingang des dritten Netzwerkes und an einen vierten Umschalter legt, angeordnet, wobei die Umschalter derart angeordnet und ausgebildet sind, dass diese das von den Leistungsteilern kommende Signal wahlweise an einen Empfänger oder einen Abschlusswiderstand geben.

[0016] In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist in dem ersten und zweiten kapazitiven Signalpfad und/oder in dem ersten und zweiten induktiven Signalpfad des dritten Netzwerkes jeweils eine Koppelfaktorangleich-Einrichtung angeordnet, wobei die Koppelfaktorangleich-Einrichtung in dem ersten kapazitiven Signalpfad das Signal mit einem komplexen Faktor F₃ multipliziert, die Koppelfaktorangleich-Einrichtung in dem ersten induktiven Signalpfad das Signal mit einem komplexen Faktor F₄ multipliziert, die Koppelfaktorangleich-Einrichtung in dem zweiten kapazitiven Signalpfad das Signal mit einem komplexen Faktor F₅ multipliziert und die Koppelfaktorangleich-Einrichtung in dem zweiten induktiven Signalpfad das Signal mit einem komplexen Faktor F₆ multipliziert, wobei die komplexen Faktoren F₃, F₄, F₅ und F₆ derart gewählt sind, dass gilt,


und


wenn in allen Signalpfaden des dritten Netzwerkes eine Koppelfaktorangleich-Einrichtung angeordnet ist, oder




wenn lediglich im ersten und zweiten induktiven Signalpfad des dritten Netzwerkes jeweils eine Koppelfaktorangleich-Einrichtung angeordnet ist, oder




wenn lediglich im ersten und zweiten kapazitiven Signalpfad des dritten Netzwerkes jeweils eine Koppelfaktorangleich-Einrichtung angeordnet ist, oder


und

[0017] wenn im ersten und zweiten kapazitiven Signalpfad (120, 124) sowie im ersten induktiven Signalpfad (122) des dritten Netzwerkes (38) jeweils eine Koppelfaktorangleich-Einrichtung angeordnet ist, oder


und


wenn im ersten und zweiten kapazitiven Signalpfad (120, 124) sowie im zweiten induktiven Signalpfad (126) des dritten Netzwerkes (38) jeweils eine Koppelfaktorangleich-Einrichtung angeordnet ist, oder


und


wenn im ersten und zweiten induktiven Signalpfad (122, 126) sowie im zweiten kapazitiven Signalpfad (124) des dritten Netzwerkes (38) jeweils eine Koppelfaktorangleich-Einrichtung (112, 114) angeordnet ist, oder


und


wenn im ersten und zweiten induktiven Signalpfad (122, 126) sowie im ersten kapazitiven Signalpfad (120) des dritten Netzwerkes (38) jeweils eine Koppelfaktorangleich-Einrichtung (112, 114) angeordnet ist.

[0018] Eine Optimierung der Leistungsteiler, der Addierer, der Subtrahierer und der Koppelfaktorangleich-Einrichtung auf eine vorbestimmte Zwischenfrequenz mit entsprechender Kostenreduktion ist dadurch möglich, dass zwischen dem ersten Antennenarm und dem ersten Eingang des ersten Netzwerkes sowie zwischen dem zweiten Antennenarm und dem zweiten Eingang des ersten Netzwerkes jeweils ein Mischer und ein Filter angeordnet sind, wobei Mischer und Filter derart ausgebildet sind, dass diese die von den Antennenarmen kommenden Signale auf eine vorbestimmte Zwischenfrequenz umsetzen. Hierzu sind die Mischer mit einem variablen Frequenzoszillator (VFO) verbunden, der ein Mischersignal an die Mischer zum Mischen mit den von den Antennenarmen kommenden Signalen gibt. Der VFO ist bevorzugt als Phasenregelschleife mit Lokaloszillator und/oder Referenzoszillator ausgebildet.

[0019] Individuelle komplexe Faktoren für jede Arbeitsfrequenz mit einer verbesserten Angleichung der Koppelfaktoren erzielt man dadurch, dass der VFO mit einer Steuerung für die Koppelfaktorangleich-Einrichtung verbunden ist, wobei die Steuerung für die Koppelfaktorangleich-Einrichtung in Abhängigkeit von der an die Mischer gegebene Mischerfrequnz einen komplexen Faktor F bzw. komplexe Faktoren F₁, F₂, F₃, F₄, F₅ und/oder F₆ einstellt.

[0020] Zur automatischen Konfiguration des Schleifenrichtkopplers ist der Empfänger mit der Steuerung für die Koppelfaktorangleich-Einrichtung verbunden, wobei der Empfänger bevorzugt derart ausgebildet ist, dass dieser die Steuerung für die Koppelfaktorangleich-Einrichtung derart ansteuert, dass die Steuerung für die Koppelfaktorangleich-Einrichtung der Koppelfaktorangleich-Einrichtung derartige Parameter zuführt, dass die Koppelfaktorangleich-Einrichtung den Betrag und/oder die Phase das Signals am ersten Eingang des zweiten Netzwerkes und/oder am zweiten Eingang des zweiten Netzwerkes derart verändert, dass an beiden Ausgängen des zweiten Netzwerkes ein identischer Koppelfaktor K vorliegt.

[0021] Alternativ ist der Empfänger derart ausgebildet, dass dieser die Steuerung für die Koppelfaktorangleich-Einrichtung derart ansteuert, dass die Steuerung für die Koppelfaktorangleich-Einrichtung der Koppelfaktorangleich-Einrichtung derartige Parameter zuführt, dass die Koppelfaktorangleich-Einrichtung den Betrag und/oder die Phase das Signals am ersten Eingang des zweiten Netzwerkes und/oder am zweiten Eingang des zweiten Netzwerkes derart verändert, dass an Eingängen des zweiten Addierers ein erste Koppelfaktor K₁ und an den Eingängen des zweiten Subtrahierers ein zweiter Koppelfaktor K₂ vorliegt.

[0022] Um die Koppelfaktorangleich-Einrichtungen bei Abschluss des Wellenleiters mit einem reflexionsfreien oder reflexionsarmen Widerstand zu steuern bzw. die Koppelfaktoren F₃ bis F₆ einzustellen ist zwischen wenigstens einer Koppelfaktorangleich-Einrichtung und dem zweiten Addierer bzw. dem zweiten Subtrahierer oder vor wenigstens einem der Eingänge des zweiten Addierers und des zweiten Subtrahierers jeweils ein Schalter oder ein Leistungsteiler vorgesehen, der mit einem vektoriellen Empfänger verbunden ist.

[0023] Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:

Fig. 1

ein schematisches Schaltbild einer ersten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schleifenrichtkopplers,

Fig. 2

ein schematisches Schaltbild einer zweiten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schleifenrichtkopplers,

Fig. 3

ein schematisches Schaltbild einer dritten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schleifenrichtkopplers und

Fig. 4

ein schematisches Schaltbild einer vierten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schleifenrichtkopplers.

[0024] Die in Fig. 1 dargestellte, erste bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schleifenrichtkopplers zum Auskoppeln einer auf einem Wellenleiter 11 zwischen einer Signalquelle 13 und einem Testobjekt (DUT) 15 hinlaufenden Welle a und einer rücklaufenden Welle b umfasst eine halbe Schleifenantenne 10 mit einem ersten Antennenarm 12 und einem zweiten Antennenarm 14. Bezugszeichen 17 bezeichnet eine Referenzebene. Die beiden Antennenarme 12, 14 sind mit einem konfigurierbaren Netzwerk 16 verbunden.

[0025] In dem konfigurierbaren Netzwerk 16 ist ein erstes Netzwerk 18 mit einem ersten Eingang 20, einem zweiten Eingang 22, einem ersten Ausgang 24 und einem zweiten Ausgang 26, ein zweites Netzwerk 28 mit einem ersten Eingang 30, einem zweiten Eingang 32, einem ersten Ausgang 34 und einem zweiten Ausgang 36 sowie ein drittes Netzwerk 38 mit einem ersten Eingang 40, einem zweiten Eingang 42, einem ersten Ausgang 44 und einem zweiten Ausgang 46 angeordnet. Das zweite Netzwerk 28 bildet Signalpfade 128 und 130 zwischen den Ausgängen 24, 26 des ersten Netzwerkes 18 und den Eingängen 40, 42 des dritten Netzwerkes aus.

[0026] Der erste Antennenarm 12 ist über einen ersten Mischer 48 und einen ersten Filter 50 mit dem ersten Eingang 20 des ersten Netzwerkes 18 verbunden. Der zweite Antennenarm 14 ist über einen zweiten Mischer 52 und einen zweiten Filter 54 mit dem zweiten Eingang 22 des ersten Netzwerkes 18 verbunden.

[0027] Das erste Netzwerk 18 weist am ersten Eingang 20 einen ersten Leistungsteiler 56 und am zweiten Eingang 22 einen zweiten Leistungsteiler 58 auf. Weiterhin ist im ersten Netzwerk 18 ein erster Addierer 60, welcher das Signal vom ersten Leistungsteiler 56 und zweiten Leistungsteiler 58 miteinander addiert und an den ersten Ausgang 24 des ersten Netzwerkes 18 gibt, sowie ein erster Subtrahierer 62, welcher das Signal vom ersten Leistungsteiler 56 und zweiten Leistungsteiler 58 voneinander subtrahiert und an den zweiten Ausgang 26 des ersten Netzwerkes 18 gibt, angeordnet. Auf diese Weise erhält man am ersten Ausgang 24 des ersten Netzwerkes 18 das Signal K_c*(a+b), wobei K_c der kapazitive Koppelfaktor des Schleifenrichtkopplers ist, und am zweiten Ausgang 26 des ersten Netzwerkes 18 das Signal K_i*(a-b), wobei K_i der induktive Koppelfaktor des Schleifenrichtkopplers ist. Hierbei ist K_c ≠ K_i.

[0028] Im zweiten Netzwerk 28 wird von einer Koppelfaktorangleich-Einrichtung 64 das Signal K_i*(a-b) mit einem komplexen Faktor F multipliziert, welcher den Betrag und die Phase dieses Signals K_i*(a-b) ändert. Hierbei wird der komplexe Faktor F derart gewählt, dass gilt K_c = K_i*F = K. Das daraus resultierende Signal K_i*F*(a-b) wird von der Koppelfaktorangleich-Einrichtung 64 an den zweiten Ausgang 36 des zweiten Netzwerkes 28 gegeben. Das Signal K_c*(a+b) wird vom zweiten Netzwerk 28 an den zweiten Ausgang 34 des zweiten Netzwerkes 28 durchgeschleift. Es soll betont werden, dass diese Angleichung von Betrag und Phase der beiden Koppelfaktoren K_i und K_c lediglich beispielhaft ist. Es kann auch alternativ nur das andere Signal K_c*(a+b) mit einem komplexen Faktor F multipliziert werden, so dass gilt K_c*F = K_i = K oder es werden beide Signale K_i*F*(a-b) und K_c*(a+b) mit einem jeweiligen Koppelfaktor F₁, F₂ zu F₁*K_c*(a+b) und F₂*K_i*F*(a-b) multipliziert werden, so dass gilt K = F₁*K_c = F₂*K_i. Wesentlich ist, dass in allen Fällen am ersten Eingang 40 des dritten Netzwerkes 38 das Signal K*(a+b) und am zweiten Eingang 42 des dritten Netzwerkes 38 das Signal K*(a-b) anliegt, d.h. identische Koppelfaktoren.

[0029] Das dritte Netzwerk 38 weist am ersten Eingang 40 einen dritten Leistungsteiler 66 und am zweiten Eingang 42 einen vierten Leistungsteiler 68 auf. Weiterhin ist im dritten Netzwerk 38 ein zweiter Addierer 70, welcher des Signal vom dritten Leistungsteiler 66 und vierten Leistungsteiler 68 miteinander addiert und an den ersten Ausgang 44 des dritten Netzwerkes 38 gibt, sowie ein zweiter Subtrahierer 72, welcher das Signal vom dritten Leistungsteiler 66 und vierten Leistungsteiler 68 voneinander subtrahiert und an den zweiten Ausgang 46 des dritten Netzwerkes 38 gibt, angeordnet. Auf diese Weise erhält man am ersten Ausgang 44 des dritten Netzwerkes 38 das Signal 2K₁*a und am zweiten Ausgang 46 des dritten Netzwerkes 38 das Signal 2K₂*b, wobei K₁ der Koppelfaktor an den beiden Eingängen des zweiten Addierers 70 und K₂ der Koppelfaktor an den beiden Eingängen des zweiten Subtrahierers 72 ist. Hierbei sind also die resultierenden Koppelfaktoren für die hinlaufende Welle a und die rücklaufende Welle b identisch, nämlich K. Das dritte Netzwerk 38 weist einen vom dritten Leistungsteiler 66 zum zweiten Addierer 70 verlaufenden ersten kapazitiven Signalpfad 120, einen vom dritten Leistungsteiler 66 zum zweiten Subtrahierer 72 verlaufenden ersten induktiven Signalpfad 122, einen vom vierten Leistungsteiler 68 zum zweiten Addierer 70 verlaufenden zweiten kapazitiven Signalpfad 124 und einen vom vierten Leistungsleiter 68 zum zweiten Subtrahierer 72 verlaufenden zweiten induktiven Signalpfad 126 auf.

[0030] Die Mischer 48, 52 und Filter 50, 54 dienen dazu, die von den Antennenarmen 12 und 14 kommenden Signale auf eine vorbestimmte Zwischenfrequenz umzusetzen, so dass die nachfolgenden Bauteile nur auf diese vorbestimmte Zwischenfrequenz optimiert werden müssen. Hierzu ist ein VFO (variabler Frequenzoszillator) bzw. eine Phasenregelschleife 74 mit einem Lokaloszillator oder einem Referenzoszillator vorgesehen, welcher ein entsprechendes Referenzsignal bzw. Mischsignal 76 an die Mischer 48 und 52 gibt, das von den Mischern 48 und 52 mit dem jeweiligen Ausgangssignal der beiden Antennenarme 12, 14 gemischt wird. Die Phasenregelschleife 74 ist weiterhin mit einer Steuerung 78 für die Koppelfaktorangleich-Einrichtung 64 verbunden und übergibt dieser die aktuelle Frequenz 80 des Referenzsignals 76. In Abhängigkeit von dieser Frequenz 80 wählt die Steuerung 78 einen frequenzindividuellen komplexen Faktor F bzw. komplexe Faktoren F₁, F₂ und übergibt diesen bzw. diese an das zweite Netzwerk 28 bzw. an die Koppelfaktorangleich-Einrichtung 64 im zweiten Netzwerk 28. Zum Steuern des VFO wird ein Zwischenfrequenzsignal 110 an die Phasenregelschleife 74 übergeben. Diese Zwischenfrequenzsignal 110 wird entweder vor dem ersten Eingang 20 oder vor dem zweiten Eingang 22 des Netzwerkes 18 entnommen.

[0031] Durch die Verwendung des konfigurierbaren elektrischen Viertor-Netzwerkes 16, welches zum einen an das Isolationstor und zum anderen an das Koppeltor der als Rückwärtswellenkoppler wirkenden Schleifenantenne 10 angeschlossen ist, kann die Richtdämpfung des erfindungsgemäßen Richtkopplers ohne Positions- oder Geometrieänderung für jede Frequenz optimiert werden. Bei der Verwendung der Schleifenantenne 10 zusammen mit dem Netzwerk 16 ist es möglich, einen optimierten Schleifenrichtkoppler unter zusätzlicher Benutzung eines beliebigen Signalleiters, wie beispielsweise einer Koaxialleitung oder einer Mikrostreifenleitung, ohne Änderung der Schleifengeometrie und der Anordnung relativ zum Signalleiter 11, zu realisieren.

[0032] Das konfigurierbare Netzwerk 16 besteht aus den drei Teilnetzwerken 18, 28 und 38, wobei das erste Netzwerk 18 und das dritte Netzwerk 38 identisch sein können. Die Integration der Mischer 48, 52 und Filter 50, 54 in das Netzwerk 16 ist nicht zwingend erforderlich, jedoch entstehen dadurch einige Vorteile.

[0033] Die Erläuterung der Funktion des Netzwerkes 16 erfolgt nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 1. Die halbe Leiterschleife 10 koppelt induktiv und kapazitiv einen Teil der beispielsweise im Nahfeld des Signalleiters 11 vorhandenen Energie aus. Für den Fall einer gegenüber der Wellenlänge des elektrischen Signals kleinen Leiterschleife 10 addiert sich im ersten Antennenarm 12 der induktiv und kapazitiv induzierte Strom, wobei im anderen zweiten Antennenarm 14 sich die Ströme aufgrund einer Phasendifferenz von 180° subtrahieren.

[0034] Zunächst wird angenommen, dass die Mischer 48, 52 und die Filter 50, 54 kein Bestandteil des Netzwerkes 16 ist. Dann erfolgt mit Hilfe des ersten Netzwerkes 18 die Trennung der induktiv und kapazitiv gekoppelten Signale der Antennenarme 12, 14, so dass am Ende des ersten Netzwerkes 18 zum einen nur das induktive Signal, welches dem Strom auf der Signalleitung 11 entspricht, und zum anderen das kapazitive Signal, welches der Spannung auf der Signalleitung 11 entspricht, anliegt. Das erste Netzwerk 18 umfasst die zwei Leistungsteiler 56, 58, die beispielsweise zwei 3 dB-Koppler sind, sowie jeweils ein Additions- 60 und Subtraktionsnetzwerk 62. Als Additionsnetzwerk 60 ist beispielsweise ein "gedrehter" 3 dB-Koppler (Combiner) und als Subtraktionsnetzwerk 62 ist beispielsweise ein Symmetrierglied (Balun) vorgesehen.

[0035] Im zweiten Netzwerk 28 werden die Koppelfaktoren mit Hilfe einer Multiplikation des Signals eines Pfades mit dem komplexen Faktor F angeglichen, so dass gilt K = F*K_i = K_c. Dies erzielt eine optimale Richtdämpfung. Die Veränderung von Betrag und Phase des Signals erfolgt beispielsweise mit Hilfe eines Verstärkers oder eines Dämpfungsgliedes in Kombination mit einem Phasenschieber. Dabei ist es bevorzugt, elektronisch steuerbare Komponenten zu verwenden, so dass der komplexwertige Faktor F mittels elektrischer Steuersignale schnell und einfach bei einer Änderung der Messkonfiguration angepasst werden kann. Die Platzierung der Multiplikationseinheit bzw. der Koppelfaktorangleich-Einrichtung 64 ist dabei beliebig. Wie in Fig. 1 dargestellt, ist es möglich, die Multiplikation nur in einem Pfad durchzuführen, wobei es unwesentlich ist, welcher der beiden zur Verfügung stehenden Pfade verwendet wird. Darüber hinaus können die steuerbaren Bauteile auch in beiden Pfaden vorgesehen sein oder in einem Pfad wird nur die Phase und in dem anderen Pfad nur der Betrag gesteuert. Somit kann mit Hilfe des zweiten Netzwerkes 28 nicht nur die Richtdämpfung, sondern auch die Koppeldämpfung eingestellt werden, ohne die Rohrichtdämpfung bzw. Rohkoppeldämpfung der einfachen Leiterschleife 10 ändern zu müssen.

[0036] Sind die beiden Koppelfaktoren K_i und K_c identisch zu K umgesetzt, werden durch das dritte Netzwerk 38 die Signale wieder kombiniert, so dass sich an einem Ausgang 44 in Abhängigkeit von dem Koppelfaktor K nur die hinlaufende Welle a und am anderen Ausgang 46 nur die rücklaufende Welle b ergibt. Um dieses zu gewährleisten, sind die einzelnen Pfade des Netzwerkes absolut identisch ausgebildet.

[0037] Ein Problem der praktischen Realisierung besteht darin, dass die notwendigen Bauteile, wie beispielsweise die Subtrahierer 62, 72 (Balun) und die Leistungsteiler 56, 58, 66, 68, nur frequenzbegrenzt funktionieren. Dies widerspricht einer breitbandigen Nutzung des Systems. Als Abhilfe wird das System optional um eine oder mehrere heterodyne Mischstufen erweitert, die die Mischer 48, 52 und die Filter 50 54 enthalten. Die Signale der Schleife 10 werden dabei mit dem Referenzsignal 76 auf eine niedrige, feste (vorbestimmte) Zwischenfrequenz gemischt. Durch die Verwendung einer festen Zwischenfrequenz ist es möglich, das konfigurierbare Netzwerk 16 als Schaltung zu integrieren, da die Anforderungen an die einzelnen Bauteile bezüglich der Frequenzbandbreite deutlich sinken. Darüber hinaus kann das System für beliebige Signalbandbreiten optimiert werden. Das notwendige Referenzsignal 76 wird beispielsweise mittels einer Regelschleife und einem Lokal- und Referenzoszillator 74 erzeugt.

[0038] Anschaulich betrachtet stellt das Netzwerk 16 eine Hardwarekalibrierung der Schleife 10 mit dem Ziel der Erhöhung der Richtdämpfung dar.

[0039] Nachfolgend wird die Steuerung bzw. Kalibrierung der Netzwerkes 16 beschrieben. Die Konfigurierung des Netzwerkes 16 ist gleichbedeutend mit der Steuerung des zweiten Netzwerkes 28. Ziel ist es, zunächst den komplexen Faktor F zu bestimmen und anschließend die Bauteile des zweiten Netzwerkes 28 so anzusteuern, dass sie dem Faktor F entsprechen. Zur Einstellung des richtigen Faktors F wird an der Referenzebene 17 als DUT (Testobjekt) ein reflexionsarmer, idealerweise ein reflexionsfreier Abschluss angeschlossen. Im Idealfall existiert dann auf der Signalleitung 11 nur noch die hinlaufende Welle a. Dies führt dazu, dass an den beiden Ausgängen 24, 26 des ersten Netzwerkes 18 die hinlaufende Welle a zum einen multipliziert mit dem kapazitiven Koppelfaktor K_c*a und zum anderen multipliziert mit dem induktiven Koppelfaktor K_i*a gemessen werden kann. Die Parameter (Betrag und Phase) des zweiten Netzwerkes 28 werden nun so eingestellt, dass die beiden Ausgangssignale des zweiten Netzwerkes 28 an dessen Ausgängen 34, 36 betrags- und phasengleich sind, so dass gilt K_c = F*K_i = K. Um die Ausgangssignale des zweiten Netzwerkes 28 zu messen, muss die Verbindung zwischen dem zweiten Netzwerk 28 und dem dritten Netzwerk 38 aufgetrennt werden, damit das zweite Netzwerk 28 direkt mit vektoriellen Empfängern verbunden werden kann. Da in der Realität kein reflexionsfreier Abschluss existiert, muss ein reflexionsarmer Abschluss zur Einstellung des Faktors F verwendet werden. Je reflexionsärmer der Abschluss ist, desto höhere Richtdämpfungswerte können mit der Gesamtanordnung erzielt werden. Darüber hinaus hängt die Höhe der Richtdämpfung davon ab, ob die Übertragungsfunktionen der Pfade des dritten Netzwerkes 38 identisch sind. Je größer die Unterschiede der Übertragungsfunktionen, desto geringere Richtdämpfungswerte können erzielt werden. Zum Erzielen sehr hoher Richtdämpfungswerte, werden Koppelfaktorangleich-Einrichtungen direkt vor dem Addierer 70 und dem Subtrahierer 72 angeordnet, wie nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 4 noch näher beschrieben wird, mit dem Ziel die Koppelfaktoren anzugleichen gemäß K_c = F*K_i = K oder die Übertragungsfunktionen (D_cM, D_cP, D_iM, D_iP) der Pfade des dritten Netzwerkes 38 sind aufgrund beispielsweise einer Messung nach Betrag und Phase bekannt und in einem Speicher gespeichert. Dann kann mit der Koppelfaktorangleich-Einrichtung 64 der induktive Koppelfaktor nach K = D_c/D_i*K_c kalibriert/gesteuert werden, so dass am Addierer 70 und Subtrahierer 72 gilt K_i*D_i = D_c*K_c.

[0040] Bei der in Fig. 2 dargestellten, zweiten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schleifenrichtkopplers sind funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wie in Fig. 1, so dass zu deren Erläuterung auf die obige Beschreibung der Fig. 1 verwiesen wird. Bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform gemäß Fig. 2 sind zusätzlich zwischen dem zweiten Netzwerk 28 und dem dritten Netzwerk 38 zwei beispielsweise elektronische Schalter 84 und 86 angeordnet sowie zwei zusätzliche Schalter 88, 90 oberhalb des dritten Netzwerkes 38 vorgesehen, die jeweils von einer Steuerung 92, 94 betätigt werden. Diese dienen zur vereinfachten Durchführung der oben beschriebenen Kalibrierung bezüglich der eingezeichneten Referenzebene 17. Die Steuerung 78 des zweiten Netzwerkes 28 und der Schalter 84, 86, 88, 90 erfolgt manuell oder vollständig automatisiert. Statt der Schalter 84, 86, 88, 90 können auch zwei gleiche Koppler verwendet werden.

[0041] Zum Erreichen einer sehr hohen Richtwirkung mit nahezu unbeschränkter Bandbreite ist es in einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, für jeden Frequenzpunkt den Faktor F bzw. die Einstellungen in einem Speicher zu sichern.

[0042] Bei der in Fig. 3 dargestellten, dritten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schleifenrichtkopplers sind funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wie in Fig. 1, so dass zu deren Erläuterung auf die obige Beschreibung der Fig. 1 verwiesen wird. Bei der dritten bevorzugten Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist zwischen dem ersten Ausgang 34 des zweiten Netzwerkes 28 und dem ersten Eingang 40 des dritten Netzwerkes 38 ein fünfter Leistungsteiler 96 angeordnet, welcher das Signal an den ersten Eingang 40 des dritten Netzwerkes 38 und an einen ersten Schalter 98 gibt. Zwischen dem zweiten Ausgang 36 des zweiten Netzwerkes 28 und dem zweiten Eingang 42 des dritten Netzwerkes 38 ist ein sechster Leistungsteiler 100 angeordnet, welcher das Signal an den zweiten Eingang 42 des dritten Netzwerkes 38 und an einen zweiten Schalter 102 gibt. Die beiden Schalter 98, 102 geben das Signal entweder auf reflexionsarme Abschlüsse 104, 106 oder an einen Empfänger 108.

[0043] Der Empfänger 108 steuert je nach bei der Kalibrierung empfangenen Signalen die Steuerung 78 derart an, dass letztere entsprechende Parameter für die Veränderung von Betrag und Phase an das zweite Netzwerk 28 übergibt, so dass mittels der Koppelfaktorangleich-Einrichtung 64 die Koppelfaktoren in oben beschriebener Weise aneinander angeglichen werden.

[0044] Da in der Realität insbesondere im dritten Netzwerk 38 keine exakt identischen Signalpfade 120, 122, 124, 126 realisierbar sind, führt dies dazu, dass die beiden Koppelfaktoren K_i und K_c*F am Addierer 70 bzw. am Subtrahierer 72 ggf. nicht mehr identisch sind. Um bei Anwendungen, bei denen dieser Fehler relevant ist, diesem Problem zu begegnen, sind beispielsweise weitere Koppelfaktorangleich-Einrichtungen 112 und 114 jeweils direkt vor dem Addierer 70 und dem Subtrahierer 72 angeordnet, wie in Fig. 4 dargestellt. Bei der in Fig. 4 dargestellten, vierten bevorzugten Ausführungsform sind funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wie in Fig. 1 bis 3, so dass zu deren Erläuterung auf die obige Beschreibung der Fig. 1 bis 3 verwiesen wird. Im Unterschied zu den Ausführungsformen gemäß der Fig. 1 bis 3 ist kein zweites Netzwerk 28 vorgesehen und die Signalpfade 128 und 130 verbinden direkt das erste Netzwerk 18 und das dritte Netzwerk 38 miteinander. Die direkt vor dem Addierer 70 und Subtrahierer 72 geschalteten Koppelfaktorangleich-Einrichtungen 112 und 114 übernehmen neben dem Ausgleich von Dämpfung und Phasenverschiebung in den vier Pfaden des dritten Netzwerkes ggf. auch die Angleichung der in Betrag und Phase unterschiedlichen Koppelfaktoren K_i und K_c, wobei dann auf die Koppelfaktorangleich-Einrichtung 64 gemäß der ersten drei Ausführungsformen nach Fig. 1 bis 3 verzichtet werden kann, wie in Fig. 4 dargestellt. Die Koppelfaktorangleich-Einrichtung 112 multipliziert in einem induktiven Pfad des dritten Netzwerkes 38 den Koppelfaktor K_i*D₂ (Koppelfaktor mit Übertragungsfunktion) mit einem Faktor F₄ und die Koppelfaktorangleich-Einrichtung 114 multipliziert in dem anderen induktiven Pfad des dritten Netzwerkes 38 den Koppelfaktor K_i*D₄ (Koppelfaktor mit Übertragungsfunktion) mit einem Faktor F₄. Auf diese Weise werden dem Addierer 70 zwei Signale mit den jeweiligen Faktoren K_c*D₁ = K₁ und Ki*D₂*F₄ = K₂ zur Addition zugeführt und dem Subtrahierer 72 werden zwei Signale mit den jeweiligen Faktoren K_c*D₃ = K₂ und K_i*D₄*F₆ = K₂ zur Subtraktion zugeführt. Zur Trennung der hin- und rücklaufenden Welle a, b ist es hinreichend, wenn die Koppelfaktoren K₁ an den beiden Eingängen des zweiten Addierers 70 und die Koppelfaktoren K₂ an den beiden Eingängen des zweiten Subtrahierers 72 jeweils identisch sind, wobei die Koppelfaktoren K₁ und K₂ nicht identisch sein müssen, aber identisch sein können, d.h. K = K₁ = K₂. Als Ergebnis ergibt sich am ersten Ausgang 44 2*K₁*a und am Ausgang 46 2*K₂*b.

[0045] Da, wie bereits erwähnt, die Pfade des dritten Netzwerkes 38 in der Praxis nicht identisch sind, wird der erreichbare Richtdämpfungswert minimiert. Um die Richtdämpfung zu maximieren gibt es folgende Möglichkeiten.

[0046] Die Übertragungsfunktionen (Dämpfung und Phasenverschiebung) D₁, D₂, D₃ und D₄ der einzelnen Signalpfade des dritten Netzwerkes 38 bzw. der Pfade zwischen den Ausgängen 34, 36 des zweiten Netzwerkes 28 und dem Addierer 70 und dem Subtrahierer 72 bzw. zwischen den Ausgängen 24, 26 des ersten Netzwerkes 18 und dem Addierer 70 und dem Subtrahierer 72 werden beispielsweise messtechnisch bestimmt. Sind sie bekannt, werden mittels des zweiten Netzwerkes 28 die Koppelfaktoren so angepasst, dass die komplexen Amplituden der Signale jeweils an den Eingängen des Addierers 70 und Subtrahierers 72 identisch sind, wobei weiterhin die oben beschriebenen verschiedenen Konfigurationen des zweiten Netzwerkes 28 möglich sind. Bei den ersten drei Ausführungsformen der Fig. 1 bis 3 ist beispielhaft jeweils nur eine Koppelfaktorangleich-Einrichtung 64 im "induktiven" Pfad integriert. Für diese Konfiguration muss mit K = K₁ = K₂ gelten:

[0047] Für die Konfiguration des zweiten Netzwerkes 28, bei der die Koppelfaktorangleich-Einrichtung im "kapazitiven" Pfad integriert ist gilt dementsprechend:

[0048] Wenn in beiden Pfaden (kapazitiv und induktiv) des zweiten Netzwerkes 28 die Koppelfaktoren K_i, K_c angeglichen werden gilt:

[0049] Diese sechs oben genannten Gleichungen können erfüllt werden, wenn für die Übertragungspfade folgende Bedingung gilt, D₁=D₃ und D₂=D₄.

[0050] Die Einstellung der Faktoren F₁ und F₂ erfolgt, wie oben beschrieben, beispielsweise mittels der Konfigurationen gemäß Fig. 2 und 3, wobei zusätzlich die Übertragungsfaktoren D₁ bis D₄ berücksichtigt werden. Dies geschieht folgendermaßen: Erstens wird als DUT ein reflexionsarmer Abschluss verwendet. Dann werden die beiden Signalamplituden (K_c*F₁; K_i*F₂) am Ausgang des zweiten Netzwerkes 28 mittels eines vektoriellen Empfängers nacheinander oder mittels der Konfigurationen gemäß der Fig. 2 und 3 gemessen. Zur Einstellung der richtigen Koppelfaktoren F₁ und/oder F₂ werden die bekannten Übertragungsfaktoren D₁, D₂ bzw. D₃, D₄ aus dem Speicher geladen und zu den Empfangssignalen multipliziert (K_c*F₁*D₁, K_i*F₂*D₂ oder K_c*F₁*D₃, K_i*F₂*D₄). Dann werden die Faktoren F₁ und/oder F₂ so lange verändert bis die Amplituden identisch sind:


oder


oder

[0051] Falls die Bedingung D₁=D₃ und D₂=D₄ für die Übertragungsfaktoren nicht gilt, sind statt der Koppelfaktorangleich-Einrichtung 64 im zweiten Netzwerk 28 die beiden Koppelfaktorangleich-Einrichtungen 112, 114 im dritten Netzwerk 38 vorgesehen, wie in Fig. 4 dargestellt. Diese Koppelfaktorangleich-Einrichtungen 112, 114 erhöhen die Richtdämpfung unter Beachtung der Pfaddämpfungen D₁ bis D₄. Es können bis zu vier Koppelfaktorangleich-Einrichtungen für alle vier Pfade des dritten Netzwerkes 38 vorgesehen sein. Es kommen vier Konfigurationen in Fragen, entweder werden zwei Koppelfaktorangleich-Einrichtungen 112, 114 in den zwei kapazitiven oder induktiven Pfaden verwendet oder es werden vier Koppelfaktorangleich-Einrichtungen, je eine in jedem Pfad des dritten Netzwerkes 38, oder es werden drei Koppelfaktorangleich-Einrichtungen verwendet.

[0052] Die Fig. 4 zeigt eine Variante mit zwei Koppelfaktorangleich-Einrichtungen 112, 114 im induktiven (K_i-)Pfad. Die Koppelfaktorangleich-Einrichtungen 112, 114 multiplizieren die komplexen Faktoren F₃, F₄, F₅, und/oder F₆ zu den Signalamplituden. Die vier Signale vor dem Addierer 70 und dem Subtrahierer 72 werden mit einem vektoriellen Empfänger, beispielsweise mit Hilfe von Schaltern oder Leistungsteilern/Kopplern (ähnlich zu Fig. 2 und 3), bei Verwendung eines reflexionsarmen DUTs, so gesteuert/kalibriert, dass die Ausgangsamplituden identisch sind. Bei der Verwendung von vier Koppelfaktorangleich-Einrichtungen ergeben sich die Signale vor der Addition und Subtraktion zu:

Additionspfad 1: Kc*D1*F3 = K1,	Additionspfad 2: Ki*D2*F4 = K1
Subtraktionspfad 1: Kc*D3*F5 = K2,	Subtraktionspfad 2: Ki*D4*F6 = K2

[0053] Bei der Verwendung von drei Koppelfaktorangleich-Einrichtungen ergeben sich die Signale vor der Addition und Subtraktion je nach dem in welchen drei Pfaden die drei Koppelfaktorangleich-Einrichtungen angeordnet sind zu:

Additionspfad 1: Kc*D1*F3 = K1,	Additionspfad 2: Ki*D2*F4 = K1
Subtraktionspfad 1: Kc*D3*F5 = K2,	Subtraktionspfad 2: Ki*D4= K2,

wenn im ersten und zweiten kapazitiven Signalpfad (120, 124) sowie im ersten induktiven Signalpfad (122) des dritten Netzwerkes (38) jeweils eine Koppelfaktorangleich-Einrichtung angeordnet ist, oder

Additionspfad 1: Kc*D1*F3 = K1,	Additionspfad 2: Ki*D2*F4 = K1
Subtraktionspfad 1: Kc*D3 = K2,	Subtraktionspfad 2: Ki*D4*F6 = K2,

wenn im ersten und zweiten kapazitiven Signalpfad (120, 124) sowie im zweiten induktiven Signalpfad (126) des dritten Netzwerkes (38) jeweils eine Koppelfaktorangleich-Einrichtung angeordnet ist, oder

Additionspfad 1: Kc*D1 = K1,	Additionspfad 2: Ki*D2*F4 = K1
Subtraktionspfad 1: Kc*D3*F5 = K2,	Subtraktionspfad 2: Ki*D4*F6 = K2,

wenn im ersten und zweiten induktiven Signalpfad (122, 126) sowie im zweiten kapazitiven Signalpfad (124) des dritten Netzwerkes (38) jeweils eine Koppelfaktorangleich-Einrichtung (112, 114) angeordnet ist, oder

Additionspfad 1: Kc*D1*F3 = K1,	Additionspfad 2: Ki*D2*F4 = K1
Subtraktionspfad 1: Kc*D3 = K2,	Subtraktionspfad 2: Ki*D4*F6 = K2,

wenn im ersten und zweiten induktiven Signalpfad (122, 126) sowie im ersten kapazitiven Signalpfad (120) des dritten Netzwerkes (38) jeweils eine Koppelfaktorangleich-Einrichtung (112, 114) angeordnet ist

[0054] Das Ergebnis für die Konfiguration mit zwei Koppelfaktorangleich-Einrichtungen 112, 114 im induktiven Pfad, wie in Fig. 4 dargestellte, lautet:

[0055] Die Ausführungsform gemäß Fig. 4 kann auch in ähnlicher Weise wie in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellt, erweitert werden. Auch für das System in Fig. 4 können für die Kalibrierung bzw. Bestimmung der Faktoren F₁ bis F₄ zwischen den Koppelfaktorangleich-Einrichtungen 112, 114 und dem zweiten Addierer 70 bzw. dem zweiten Subtrahierer 72 Schalter und/oder Leistungsteiler vorgesehen sein, welche jeweils an einem Ausgang mit einem (vektoriellen) Empfänger verbunden sind.

[0056] In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist es auch möglich, dass das Netzwerk 16 sowohl zwei, drei oder vier Koppelfaktorangleich-Einrichtungen 112, 114 im dritten Netzwerk 38 als auch eine oder zwei Koppelfaktorangleich-Einrichtungen 64 im zweiten Netzwerk 28 aufweist.

Ansprüche

1. Schleifenrichtkoppler mit einem ersten Wellenleiter, insbesondere einem Hohlleiter, einem planaren Leiter oder einem Koaxialleiter, in Form einer halben Schleifenantenne (10), die einen ersten Antennenarm (12) und einen zweiten Antennenarm (14) aufweist, zum kontaktlosen Auskoppeln eines auf einem zweiten Wellenleiter hinlaufenden Signals a und eines auf diesem zweiten Wellenleiter zurücklaufenden Signals b,
dadurch gekennzeichnet,
dass der erste Antennenarm (12) mit einem ersten Eingang (20) eines ersten Netzwerkes (18) und der zweite Antennenarm (14) mit einem zweiten Eingang (22) des ersten Netzwerkes (18) verbunden ist, wobei das erste Netzwerk (18) am ersten Eingang (20) einen ersten Leistungsteiler (56) und am zweiten Eingang (22) einen zweiten Leistungsteiler (58) aufweist, welche das jeweilige an den Antennenarmen (12, 14) anliegende Signal aufteilen, wobei das erste Netzwerk (18) einen ersten Addierer (60), welcher die Signale des ersten und zweiten Leistungsteilers (56, 58) miteinander addiert und das daraus resultierende Signal K_c(a+b), wobei K_c ein kapazitiver Koppelfaktor des Schleifenrichtkopplers ist, auf einen ersten Ausgang (24) des ersten Netzwerkes (18) gibt, und einen ersten Subtrahierer (62), welcher die Signale des ersten und zweiten Leistungsteilers (56, 58) voneinander subtrahiert und das daraus resultierende Signal K_i(a-b), wobei K_i ein induktiver Koppelfaktor des Schleifenrichtkopplers ist, auf einen zweiten Ausgang (26) des ersten Netzwerkes (18) gibt, aufweist,
ein drittes Netzwerk (38) mit einem ersten Eingang (40), welcher mit dem ersten Ausgang (24) des ersten Netzwerkes (18) verbunden ist, und einem zweiten Eingang (42), welcher mit dem zweiten Ausgang (26) des ersten Netzwerkes (18) verbunden ist, vorgesehen ist, wobei das dritte Netzwerk (38) am ersten Eingang (40) einen dritten Leistungsteiler (66) und am zweiten Eingang (42) einen vierten Leistungsteiler (68) aufweist, welche des jeweilige an den Eingängen (40, 42) des dritten Netzwerkes (38) anliegende Signal aufteilen, wobei das dritte Netzwerk (38) einen zweiten Addierer (70) aufweist, welcher das Signal des dritten Leistungsteilers (66) über einen ersten kapazitiven Signalpfad (120) mit einem komplexen Übertragungsfaktor D₁ und des vierten Leistungsteilers (68) über einen ersten induktiven Signalpfad (122) mit einem komplexen Übertragungsfaktor D₂ erhält, sowie miteinander addiert und das daraus resultierende Signal, auf einen ersten Ausgang (44) des dritten Netzwerkes (38) gibt, wobei das dritte Netzwerk (38) einen zweiten Subtrahierer (72) aufweist, welcher das Signal des dritten Leistungsteilers (66) über einen zweiten kapazitiven Signalpfad (124) mit einem komplexen Übertragungsfaktor D₃ und des vierten Leistungsteilers (68) über einen zweiten induktiven Signalpfad (126) mit einem komplexen Übertragungsfaktor D₄ erhält sowie voneinander subtrahiert und das daraus resultierende Signal auf einen zweiten Ausgang (46) des dritten Netzwerkes 38 gibt,
wobei in wenigstens einem der Signalpfade (128, 130) zwischen dem ersten und dritten Netzwerk (18, 38) und/oder in wenigstens einem der Signalpfade (120, 122, 124, 126) zwischen den Leistungsteilern (66, 68) und dem zweiten Addierer (70) sowie dem zweiten Subtrahierer (72) wenigstens eine Koppelfaktorangleich-Einrichtung (64; 112, 114) angeordnet ist, welche den Betrag und/oder die Phase des Signals in dem jeweiligen Signalpfad (120, 122, 124, 126, 128, 130) derart verändert, dass am zweiten Addierer (70) und am zweiten Subtrahierer (72) jeweils Signale mit hinsichtlich Betrag und Phase identischem Koppelfaktor K₁, K₂ zur Addition bzw. Subtraktion vorliegen.

2. Schleifenrichtkoppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Netzwerk (28) mit einem ersten Eingang (30), welcher mit dem ersten Ausgang (24) des ersten Netzwerkes (18) verbunden ist, einem zweiten Eingang (32), welcher mit dem zweiten Ausgang (26) des ersten Netzwerkes (18) verbunden ist, einem ersten Ausgang (34), welcher mit einem ersten Eingang (40) eines dritten Netzwerkes (38) verbunden ist, und einem zweiten Ausgang (36), welcher mit dem zweiten Eingang (42) des dritten Netzwerkes (38) verbunden ist, vorgesehen ist, wobei das zweite Netzwerk (28) wenigstens eine Koppelfaktorangleich-Einrichtung (64) aufweist, welche den Betrag und/oder die Phase des Signals am ersten Eingang (30) des zweiten Netzwerkes (28) und/oder am zweiten Eingang (32) des zweiten Netzwerkes (28) derart verändert, dass am zweiten Addierer (70) und am zweiten Subtrahierer (72) jeweils Signale mit hinsichtlich Betrag und Phase identischem Koppelfaktor K₁, K₂ zur Addition bzw. Subtraktion vorliegen.

3. Schleifenrichtkoppler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass K₁ = K₂ = K und die Koppelfaktorangleich-Einrichtung (64) derart ausgebildet ist, dass sie das Signal am ersten Eingang (30) des zweiten Netzwerkes (28) mit einem ersten komplexen Faktor F₁ und/oder das Signal am zweiten Eingang (32) des zweiten Netzwerkes (28) mit einem zweiten komplexen Faktor F₂ multipliziert, wobei der erste und/oder zweite komplexe Faktor F₁, F₂ derart gewählt sind, dass gilt

oder

oder

4. Schleifenrichtkoppler nach wenigstens einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Ausgang (34) des zweiten Netzwerkes (28) und dem ersten Eingang (40) des dritten Netzwerkes (38) ein erster Umschalter (84) sowie zwischen dem zweiten Ausgang (36) des zweiten Netzwerkes (28) und dem zweiten Eingang (42) des dritten Netzwerkes (38) ein zweiter Umschalter (86) derart angeordnet und ausgebildet ist, dass diese Umschalter (84, 86) wahlweise das von dem ersten und zweiten Ausgang (34, 36) des zweiten Netzwerkes (28) kommende Signal wahlweise jeweils an den ersten und zweiten Eingang (40, 42) des dritten Netzwerkes (38) legen oder unter Umgehung des dritten Netzwerkes (38) weiterleiten.

5. Schleifenrichtkoppler nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Ausgang (34) des zweiten Netzwerkes (28) und dem ersten Eingang (40) des dritten Netzwerkes (38) ein fünfter Leistungsteiler (96), welcher das von dem ersten Ausgang (34) des zweiten Netzwerkes (28) kommende Signal an den ersten Eingang (40) des dritten Netzwerkes (38) und an einen dritten Umschalter (98) legt, sowie zwischen dem zweiten Ausgang (36) des zweiten Netzwerkes (28) und dem zweiten Eingang (42) des dritten Netzwerkes (38) ein sechster Leistungsteiler (100), welcher das von dem zweiten Ausgang (36) des zweiten Netzwerkes (28) kommende Signal an den zweiten Eingang (42) des dritten Netzwerkes (38) und an einen vierten Umschalter (102) legt, angeordnet ist, wobei die Umschalter (98, 192) derart angeordnet und ausgebildet sind, dass diese das von den Leistungsteilern (96, 100) kommende Signal wahlweise an einen Empfänger (108) oder einen Abschlusswiderstand (104, 106) geben.

6. Schleifenrichtkoppler nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten und zweiten kapazitiven Signalpfad (120, 124) und/oder in dem ersten und zweiten induktiven Signalpfad (122, 126) jeweils eine Koppelfaktorangleich-Einrichtung (112, 114) angeordnet ist, wobei die Koppelfaktorangleich-Einrichtung in dem ersten kapazitiven Signalpfad (120) das Signal mit einem komplexen Faktor F₃ multipliziert, die Koppelfaktorangleich-Einrichtung (112) in dem ersten induktiven Signalpfad (122) das Signal mit einem komplexen Faktor F₄ multipliziert, die Koppelfaktorangleich-Einrichtung in dem zweiten kapazitiven Signalpfad (124) das Signal mit einem komplexen Faktor F₅ multipliziert und die Koppelfaktorangleich-Einrichtung (114) in dem zweiten induktiven Signalpfad (126) das Signal mit einem komplexen Faktor F₆ multipliziert, wobei die komplexen Faktoren F₃, F₄, F₅ und F₆ derart gewählt sind, dass gilt,

und


wenn in allen Signalpfaden (120, 122, 124, 126) des dritten Netzwerkes (38) eine Koppelfaktorangleich-Einrichtung angeordnet ist, oder


und


wenn lediglich im ersten und zweiten induktiven Signalpfad (122, 126) des dritten Netzwerkes (38) jeweils eine Koppelfaktorangleich-Einrichtung (112, 114) angeordnet ist, oder


und


wenn lediglich im ersten und zweiten kapazitiven Signalpfad (120, 124) des dritten Netzwerkes (38) jeweils eine Koppelfaktorangleich-Einrichtung angeordnet ist, oder


und


wenn im ersten und zweiten kapazitiven Signalpfad (120, 124) sowie im ersten induktiven Signalpfad (122) des dritten Netzwerkes (38) jeweils eine Koppelfaktorangleich-Einrichtung angeordnet ist, oder


und


wenn im ersten und zweiten kapazitiven Signalpfad (120, 124) sowie im zweiten induktiven Signalpfad (126) des dritten Netzwerkes (38) jeweils eine Koppelfaktorangleich-Einrichtung angeordnet ist, oder


und


wenn im ersten und zweiten induktiven Signalpfad (122, 126) sowie im zweiten kapazitiven Signalpfad (124) des dritten Netzwerkes (38) jeweils eine Koppelfaktorangleich-Einrichtung (112, 114) angeordnet ist, oder


und


wenn im ersten und zweiten induktiven Signalpfad (122, 126) sowie im ersten kapazitiven Signalpfad (120) des dritten Netzwerkes (38) jeweils eine Koppelfaktorangleich-Einrichtung (112, 114) angeordnet ist.

7. Schleifenrichtkoppler nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Antennenarm (12) und dem ersten Eingang (20) des ersten Netzwerkes (18) sowie zwischen dem zweiten Antennenarm (14) und dem zweiten Eingang (22) des ersten Netzwerkes (18) jeweils ein Mischer (48, 52) und ein Filter (50, 54) angeordnet sind, wobei Mischer (48, 52) und Filter (50, 54) derart ausgebildet sind, dass diese die von den Antennenarmen (12, 14) kommenden Signale auf eine vorbestimmte Zwischenfrequenz umsetzen.

8. Schleifenrichtkoppler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischer (48, 52) mit einem variablen Frequenzoszillator VFO (74) verbunden sind, der ein Mischersignal (76) an die Mischer (48, 52) zum Mischen mit den von den Antennenarmen (12, 14) kommenden Signalen gibt.

9. Schleifenrichtkoppler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der VFO (74) als Phasenregelschleife mit Lokaloszillator und/oder Referenzoszillator ausgebildet ist.

10. Schleifenrichtkoppler nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der VFO (74) mit einer Steuerung (78) für die Koppelfaktorangleich-Einrichtung (64; 112, 114) verbunden ist, wobei die Steuerung (78) für die Koppelfaktorangleich-Einrichtung (64; 112, 114) in Abhängigkeit von der an die Mischer (48, 52) gegebene Mischerfrequnz (80) einen komplexen Faktor F bzw. komplexe Faktoren F₁, F₂, F₃ , F₄, F₅ und/oder F₆ einstellt.

11. Schleifenrichtkoppler nach Anspruch 5 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (108) mit der Steuerung (78) für die Koppelfaktorangleich-Einrichtung (64; 112, 114) verbunden ist.

12. Schleifenrichtkoppler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (108) derart ausgebildet ist, dass dieser die Steuerung (78) für die Koppelfaktorangleich-Einrichtung (64) derart ansteuert, dass die Steuerung (78) für die Koppelfaktorangleich-Einrichtung (64) der Koppelfaktorangleich-Einrichtung (64) derartige Parameter zuführt, dass die Koppelfaktorangleich-Einrichtung (64) den Betrag und/oder die Phase das Signals am ersten Eingang (30) des zweiten Netzwerkes (28) und/oder am zweiten Eingang (32) des zweiten Netzwerkes (28) derart verändert, dass an beiden Ausgängen (34, 36) des zweiten Netzwerkes (28) ein identischer Koppelfaktor K vorliegt.

13. Schleifenrichtkoppler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (108) derart ausgebildet ist, dass dieser die Steuerung (78) für die Koppelfaktorangleich-Einrichtung (64) derart ansteuert, dass die Steuerung (78) für die Koppelfaktorangleich-Einrichtung (64) der Koppelfaktorangleich-Einrichtung (64) derartige Parameter zuführt, dass die Koppelfaktorangleich-Einrichtung (64) den Betrag und/oder die Phase das Signals am ersten Eingang (30) des zweiten Netzwerkes (28) und/oder am zweiten Eingang (32) des zweiten Netzwerkes (28) derart verändert, dass an Eingängen des zweiten Addierers (70) ein erste Koppelfaktor K₁ und an den Eingängen des zweiten Subtrahierers (72) ein zweiter Koppelfaktor K₂ vorliegt.

14. Schleifenrichtkoppler nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen wenigstens einer Koppelfaktorangleich-Einrichtung (112, 114) und dem zweiten Addierer (70) bzw. dem zweiten Subtrahierer (72) oder vor wenigstens einem der Eingänge des zweiten Addierers (70) und des zweiten Subtrahierers (72) jeweils ein Schalter oder ein Leistungsteiler vorgesehen ist, der mit einem vektoriellen Empfänger verbunden ist.

Claims

1. Loop-type directional coupler having a waveguide, and in particular a hollow waveguide, a planar waveguide or a co-axial waveguide, in the form of a half-loop antenna (10) which has a first arm (12) and a second arm (14), for the contactless coupling-out of a forward signal a on a waveguide and a backward signal b on said waveguide, characterised in that the first arm (12) of the antenna is connected to a first input (20) of a first network (18) and the second arm (14) of the antenna is connected to a second input (22) of the first network (18), the first network (18) having a first power divider (56) at the first input (20) and a second power divider (58) at the second input (22), which power dividers (56, 58) divide the respective signals applied to the arms (12, 14) of the antenna, the first network (18) having a first adder (60) which adds together the signals from the first and second power dividers (56, 58) and feeds the signal K_c(a+b) resulting from the addition, where K_c is a capacitive coupling factor of the loop-type directional coupler, to a first output (24) of the first network (18), and a first subtractor (62) which subtracts the signals from the first and second power dividers (56, 58) from one another and feeds the signal K_i(a-b) resulting from the subtraction, where K_i is an inductive coupling factor of the loop-type directional coupler, to a second output (26) of the first network (18), there being provided a third network (38) having a first input (40) which is connected to the first output (24) of the first network (18) and having a second input (42) which is connected to the second output (26) of the first network (18), the third network (38) having a third power divider (66) at the first input (40) and a fourth power divider (68) at the second input (42), which power dividers (66, 68) divide the respective signals applied to the inputs (40, 42) of the third network (38), the third network (38) having a second adder (70) which receives the signal from the third power divider (66) via a first capacitive signal path (120) having a complex transmission factor D₁ and the signal from the fourth power divider (68) via a first inductive signal path (122) having a complex transmission factor D₂ and which adds these signals together and feeds the signal resulting from the addition to a first output (44) of the third network (38), the third network (38) having a second subtractor (72) which receives the signal from the third power divider (66) via a second capacitive signal path (124) having a complex transmission factor D₃ and the signal from the fourth power divider (68) via a second inductive signal path (126) having a complex transmission factor D₄ and which subtracts these signals from one another and feeds the signal resulting from the subtraction to a second output (46) of the third network (38), there being arranged in at least one of the signal paths (128, 130) between the first and third networks (18, 38) and/or in at least one of the signal paths (120, 122, 124, 126) between the power dividers (66, 68) and the second adder (70) and second subtractor (72) at least one coupling-factor matching means (64; 112, 114) which alters the magnitude and/or phase of the signal on the given signal path (120, 122, 124, 126, 128, 130) in such a way that signals having coupling factors K₁, K₂ which are identical in respect of magnitude and phase are present for addition and subtraction at the second adder (70) and second subtractor (72) respectively.

2. Loop-type directional coupler according to claim 1, characterised in that there is provided a second network (28) having a first input (30) which is connected to the first output (24) of the first network (18), having a second input (32) which is connected to the second output (26) of the first network (18), having a first output (34) which is connected to a first input (40) of a third network (38), and having a second output (36) which is connected to the second input (42) of the third network (38), the second network (28) having at least one coupling-factor matching means (64) which alters the magnitude and/or phase of the signal at the first input (30) of the second network (28) and/or at the second input (32) of the second network (28) in such a way that signals having coupling factors K₁, K₂ which are identical in respect of magnitude and phase are present for addition and subtraction at the second adder (70) and second subtractor (72) respectively.

3. Loop-type directional coupler according to claim 2, characterised in that K₁ = K₂ = K and the coupling-factor matching means (64) is so designed that it multiplies the signal at the first input (30) of the second network (28) by a first complex factor F₁ and/or the signal at the second input (32) of the second network (28) by a second complex factor F₂, the first and/or second complex factors F₁, F₂ being selected in such a way that that following is true:

or

or

4. Loop-type directional coupler according to at least one of claims 2 and 3, characterised in that a first changeover switch (84) is so arranged between the first output (34) of the second network (28) and the first input (40) of the third network (38) and is so formed, and a second changeover switch (86) is so arranged between the second output (36) of the second network (28) and the second input (42) of the third network (38) and is so formed, that, as desired, these changeover switches (84, 86) either apply the signals coming from the first and second outputs (34, 36) of the second network (28) to the first and second inputs (40, 42) respectively of the third network (38) or transmit said signals onwards while bypassing the third network (38).

5. Loop-type directional coupler according to claim 2 or 3, characterised in that there is arranged between the first output (34) of the second network (28) and the first input (40) of the third network (38) a fifth power divider (96) which applies the signal coming from the first output (34) of the second network (28) to the first input (40) of the third network (38) and to a third changeover switch (98), and there is arranged between the second output (36) of the second network (28) and the second input (42) of the third network (38) a sixth power divider (100) which applies the signal coming from the second output (36) of the second network (28) to the second input (42) of the third network (38) and to a fourth changeover switch (102), the changeover switches (98, 192) being so arranged and formed that they feed the signals coming from the power dividers (96, 100) either to a receiver (108) or to a terminating resistor (104, 106), as desired.

6. Loop-type directional coupler according to at least one of the foregoing claims, characterised in that a coupling-factor matching means (112, 114) is arranged in each of the first and second capacitive signal paths (120, 124) and/or first and second inductive signal paths (122, 126), the coupling-factor matching means in the first capacitive signal path (120) multiplying the signal by a complex factor F₃, the coupling-factor matching means (112) in the first inductive signal path (122) multiplying the signal by a complex factor F₄, the coupling-factor matching means in the second capacitive signal path (124) multiplying the signal by a complex factor F₅, and the coupling-factor matching means (114) in the second inductive signal path (126) multiplying the signal by a complex factor F₆, the complex factors F₃, F₄, F₅ and F₆ being selected in such a way that the following are true:

and

when a coupling-factor matching means is arranged in all the signal paths (120, 122, 124, 126) of the third network (38), or

and

when a coupling-factor matching means (112, 114) is arranged only in each of the first and second inductive signal paths (122, 126) of the third network (38), or


and


when a coupling-factor matching means is arranged only in each of the first and second capacitive signal paths (120, 124) of the third network (38), or


and


when a coupling-factor matching means is arranged in each of the first and second capacitive signal paths (120, 124) of the third network (38) and in the first inductive signal path (122) thereof, or


and


when a coupling-factor matching means is arranged in each of the first and second capacitive signal paths (120, 124) of the third network (38) and in the second inductive signal path (126) thereof, or


and


when a coupling-factor matching means (112, 114) is arranged in each of the first and second inductive signal paths (122, 126) of the third network (38) and in the second capacitive signal path (124) thereof, or

and

when a coupling-factor matching means (112, 114) is arranged in each of the first and second inductive signal paths (122, 126) of the third network (38) and in the first capacitive signal path (120) thereof.

7. Loop-type directional coupler according to at least one of the foregoing claims, characterised in that respective mixers (48, 52) and filters (50, 54) are arranged between the first arm (12) of the antenna and the first input (20) of the first network (18) and between the second arm (14) of the antenna and the second input (22) of the first network (18), the mixers (48, 52) and filters (50, 54) being so designed that they convert the signals coming from the arms (12, 14) of the antenna to a predetermined intermediate frequency.

8. Loop-type directional coupler according to claim 7, characterised in that the mixers (48, 52) are connected to a variable frequency oscillator (VFO) (74) which feeds a mixer signal (76) for mixing with the signals coming from the arms (12, 14) of the antenna to the mixers (48, 52).

9. Loop-type directional coupler according to claim 8, characterised in that the VFO (74) takes the form of a phase-locked loop having a local oscillator and/or a reference oscillator.

10. Loop-type directional coupler according to claim 8 or 9, characterised in that the VFO (74) is connected to a control system (78) for controlling the coupling-factor matching means (64; 112, 114), the control system (78) for controlling the coupling-factor matching means (64; 112, 114) setting a complex factor F, or complex factors F₁, F₂, F₃, F₄, F₅ and/or F₆, as the case may be, as a function of the mixer frequency (80) fed to the mixers (48, 52).

11. Loop-type directional coupler according to claims 5 and 10, characterised in that the receiver (108) is connected to the control system (78) for controlling the coupling-factor matching means (64; 112, 114).

12. Loop-type directional coupler according to claim 11, characterised in that the receiver (108) is so designed that it controls the control system (78) for controlling the coupling-factor matching means (64) in such a way that said control system (78) for controlling the coupling-factor matching means (64) feeds to the coupling-factor matching means (64) parameters such that the coupling-factor matching means (64) alters the magnitude and/or phase of the signal at the first input (30) of the second network (28) and/or at the second input (32) of the second network (28) in such a way that an identical coupling factor K exists at both the outputs (34, 36) of the second network (28).

13. Loop-type directional coupler according to claim 11, characterised in that the receiver (108) is so designed that it controls the control system (78) for controlling the coupling-factor matching means (64) in such a way that said control system (78) for controlling the coupling-factor matching means (64) feeds to the coupling-factor matching means (64) parameters such that the coupling-factor matching means (64) alters the magnitude and/or phase of the signal at the first input (30) of the second network (28) and/or at the second input (32) of the second network (28) in such a way that a first coupling factor K₁ exists at inputs of the second adder (70) and a second coupling factor K₂ exists at the inputs of the second subtractor (72).

14. Loop-type directional coupler according to at least one of the foregoing claims, characterised in that a switch or a power divider which is connected to a vectorial receiver is provided between at least one coupling-factor matching means (112, 114) and the second adder (70) or second subtractor (72), as the case may be, or upstream of at least one of the inputs of the second adder (70) and the second subtractor (72).

Revendications

1. Coupleur directionnel à boucle, comprenant un premier guide d'ondes, en particulier un conducteur creux, un conducteur plan ou un conducteur coaxial, sous la forme d'une demi-antenne en boucle (10) qui présente un premier bras d'antenne (12) et un second bras d'antenne (14) pour le découplage sans contact d'un signal a circulant sur un second guide d'ondes et d'un signal b qui revient sur ce second guide d'ondes,
caractérisé en ce que
le premier bras d'antenne (12) est relié à une première entrée (20) d'un premier réseau (18) et le second bras d'antenne (14) est relié à une seconde entrée (22) du premier réseau (18), ledit premier réseau (18) comportant à la première entrée (20) un premier répartiteur de puissance (56) et à la seconde entrée (22) un second répartiteur de puissance (58) lesquels répartissent le signal respectif appliqué au niveau des bras d'antenne (12, 14), dans lequel le premier réseau (18) comprend un premier circuit d'addition (60), qui additionne ensemble les signaux du premier et du second répartiteur de puissance (56, 58) et donne le signal qui en résulte Kc(a+b), dans lequel Kc est un facteur de couplage capacitif du coupleur directionnel à boucle, à une première sortie (24) du premier réseau (18), et un premier circuit de soustraction (62) qui soustrait l'un de l'autre les signaux du premier et du second répartiteur de puissance (56, 58) et donne le signal qui en résulte Ki(a-b), dans lequel Ki est un facteur de couplage inductif du coupleur directionnel à boucle, à une seconde sortie (26) du premier réseau (18), il est prévu un troisième réseau (38) avec une première entrée (40), qui est reliée à la première sortie (24) du premier réseau (18), et une seconde entrée (42) qui est reliée à la seconde sortie (26) du premier réseau (18), dans lequel le troisième réseau (38) comporte à la première entrée (40) un troisième répartiteur de puissance (66) et à la seconde entrée (42) un quatrième répartiteur de puissance (68) qui répartissent le signal appliqué aux entrées (40, 42) du troisième réseau (38), dans lequel le troisième réseau (38) comprend un second circuit d'addition (70) qui reçoit, le signal du troisième répartiteur de puissance, via un premier trajet capacitif à signaux avec un facteur de transmission complexe D1, et du quatrième répartiteur de puissance (68) via un premier trajet inductif à signaux (122) avec un facteur de transmission complexe D2, les additionne l'un avec l'autre et donne le signal qui en résulte à une première sortie (44) du troisième réseau (38), ledit troisième réseau (38) comprenant un second circuit de soustraction (72), qui reçoit le signal du troisième répartiteur de puissance (66) via un second trajet capacitif à signaux (124) avec un facteur de transmission complexe D3 et du quatrième répartiteur de puissance (68) via un second trajet inductif à signaux (126) avec un facteur de transmission complexe D4, et les soustrait l'un de l'autre et donne le signal qui en résulte à une seconde sortie (46) du troisième réseau (38), dans lequel dans l'un au moins des trajets à signaux (128, 130) entre le premier et le troisième réseau (18, 38) et/ou dans l'un au moins des trajets à signaux (120, 122, 124, 126) entre les répartiteurs de puissance (66, 68) et le second circuit d'addition (70), et il est prévu au moins un système d'égalisation de facteur de couplage (64 ; 112, 114) agencé associé au second circuit de soustraction (72), qui modifie l'amplitude et/ou la phase du signal dans le trajet à signaux respectif (120, 122, 124, 126, 128, 130) de telle manière que, au niveau du second circuit d'addition (70) et au niveau du second circuit de soustraction (72) on est en présence respectivement de signaux avec un facteur de couplage K1, K2, identique à l'égard de leur amplitude et de leur phase, pour l'addition ou respectivement la soustraction.

2. Coupleur directionnel à boucle selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu un second réseau (28) avec une première entrée (30), qui est raccordée à la première sortie (24) du premier réseau (18), avec une seconde entrée (32), qui est raccordée à la seconde sortie (26) du premier réseau (18), avec une première sortie (34), qui est raccordée à une première entrée (40) d'un troisième réseau (38), et avec une seconde sortie (36), qui est raccordée à la seconde entrée (42) du troisième réseau (38), et le second réseau (28) comprend au moins un système d'égalisation de facteur de couplage (64), qui modifie l'amplitude et/ou la phase du signal à la première entrée (30) du second réseau (28) et/ou à la seconde entrée (32) du second réseau (28) de telle manière que les signaux présentant des facteurs de couplage identiques pour ce qui concerne l'amplitude et la phase K1, K2 se présentent au niveau du second circuit d'addition (70) et second circuit de soustraction (72) en vue de l'addition ou de la soustraction.

3. Coupleur directionnel à boucle selon la revendication 2, caractérisé en ce que K1 = K2 = K et le système d'égalisation de facteur de couplage (64) est réalisé de telle manière qu'il multiplie le signal à la première entrée (30) du second réseau (28) avec un premier facteur complexe F1 et/ou le signal à la seconde entrée (32) du second réseau (28) avec un second facteur complexe F2, et le premier et/ou le second facteur complexe F1, F2 sont choisis de telle manière que :

ou

ou

4. Coupleur directionnel à boucle selon l'une au moins des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que, entre la première sortie (34) du second réseau (28) et la première entrée (40) du troisième réseau (38) est agencé un premier inverseur (84), ainsi que, entre la seconde sortie (36) du second réseau (28) et la seconde entrée (42) du troisième réseau (38) est agencé un second inverseur (86), réalisé de telle manière que ces inverseurs (84, 86) appliquent au choix le signal provenant de la première et de la seconde sortie (34, 36) du second réseau (28) respectivement à la première et à la seconde entrée (40, 42) du troisième réseau (38), ou le transmettent plus loin en by-passant le troisième réseau (38).

5. Coupleur directionnel à boucle selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que, entre la première sortie (34) du second réseau (28) et la première entrée (40) du troisième réseau (38) est agencé un cinquième répartiteur de puissance (96), qui applique le signal provenant de la première sortie (34) du second réseau (28) à la première entrée (40) du troisième réseau (38) et à un troisième inverseur (98), de même que, entre la seconde sortie (36) du second réseau (28) et la seconde entrée (42) du troisième réseau (38) est agencé un sixième répartiteur de puissance (100), qui applique le signal provenant de la seconde sortie (36) du second réseau (28) à la seconde entrée (42) du troisième réseau (38) et à un quatrième inverseur (102), les inverseurs (98, 192) étant agencés et réalisés de telle manière que ceux-ci envoient le signal provenant des répartiteurs de puissance (96, 100) au choix à un récepteur (108) ou à une résistance de terminaison (104, 106).

6. Coupleur directionnel à boucle selon l'une au moins des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans le premier et dans le second trajet capacitif à signaux (120, 124) et/ou dans le premier et le second trajet inductif à signaux (122, 126) est agencé respectivement un système d'égalisation de facteur de couplage (112, 114), le système d'égalisation de facteur de couplage dans le premier trajet capacitif à signaux (120) multipliant le signal avec un facteur complexe F3, le système d'égalisation de facteur de couplage (112) dans le premier trajet inductif à signaux (122) multipliant le signal avec un facteur complexe F4, le système d'égalisation de facteur de couplage dans le second trajet capacitif à signaux (124) multipliant le signal avec un facteur complexe F5, et le système d'égalisation de facteur de couplage (114) dans le second trajet inductif à signaux (126) multipliant le signal avec un facteur complexe F6, et les facteurs complexes F3, F4, F5 et F6 sont choisis de telle façon que :

et

quand un système d'égalisation de facteur de couplage est agencé dans tous les trajets à signaux (120, 122, 124, 126) du troisième réseau (38), ou bien que :


et

quand un système d'égalisation de facteur de couplage respectif (112, 114) est agencé uniquement dans le premier et le second trajet inductif à signaux (122, 126) du troisième réseau (38), ou bien que :

et

quand un système d'égalisation de facteur de couplage respectif est agencé uniquement dans le premier et le second trajet capacitif à signaux (120, 124) du troisième réseau (38), ou bien que

et

quand un système d'égalisation de facteur de couplage respectif est agencé dans le premier et le second trajet capacitif à signaux (120, 124) ainsi que dans le premier trajet inductif à signaux (122) du troisième réseau (38), ou bien que

et

quand un système d'égalisation de facteur de couplage respectif est agencé dans le premier et dans le second trajet capacitif à signaux (120, 124) ainsi que dans le second trajet inductif à signaux (126) du troisième réseau (38), ou bien que

et

quand un système d'égalisation de facteur de couplage respectif (112, 114) est agencé dans le premier et le second trajet inductif à signaux (122, 126) ainsi que dans le second trajet capacitif à signaux (124) du troisième réseau (38), ou bien que

et

quand un système d'égalisation de facteur de couplage respectif (112, 114) est agencé dans le premier et le second trajet inductif à signaux (122, 126) ainsi que dans le premier trajet capacitif à signaux (120) du troisième réseau (38).

7. Coupleur directionnel à boucle selon l'une au moins des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un mélangeur (48, 52) et un filtre (50, 54) respectifs sont agencés entre le premier bras d'antenne (12) et la première entrée (20) du premier réseau (18) ainsi qu'entre le second bras d'antenne (14) et la seconde entrée (22) du premier réseau (18), les mélangeurs (48, 52) et les filtres (50, 54) étant réalisés de telle façon que ceux-ci convertissent les signaux provenant des bras d'antenne (12, 14) à une fréquence intermédiaire prédéterminée.

8. Coupleur directionnel à boucle selon la revendication 7, caractérisé en ce que les mélangeurs (48, 52) sont raccordés à un oscillateur à fréquence variable VFO (74), qui délivre un signal de mélange (76) aux mélangeurs (48, 52) pour le mélange avec les signaux provenant des bras d'antenne (12, 14).

9. Coupleur directionnel à boucle selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'oscillateur à fréquence variable (74) est réalisé sous forme de boucle de régulation en phase avec l'oscillateur local et/ou oscillateur de référence.

10. Coupleur directionnel à boucle selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que l'oscillateur à fréquence variable (74) est raccordé à une commande (78) pour le système d'égalisation de facteur de couplage (64 ; 112, 114), la commande (78) pour le système d'égalisation de facteur de couplage (64, 112, 114) établissant un facteur complexe F ou respectivement des facteurs complexes F1, F2, F3, F4, F5 et/ou F6 en fonction de la fréquence de mélange (80) envoyée aux mélangeurs (48, 52).

11. Coupleur directionnel à boucle selon la revendication 5 et 10, caractérisé en ce que le récepteur (108) est relié à la commande (78) pour le système d'égalisation de facteur de couplage (64 ; 112, 114).

12. Coupleur directionnel à boucle selon la revendication 11, caractérisé en ce que le récepteur (108) est réalisé de telle façon que celui-ci pilote la commande (78) pour le système d'égalisation de facteur de couplage (64) de telle façon que la commande (78) pour le système d'égalisation de facteur de couplage (64) envoie au système d'égalisation de facteur de couplage (64) des paramètres tels que le système d'égalisation de facteur de couplage (64) modifie l'amplitude et/ou la phase du signal à la première entrée (30) du second réseau (28) et/ou à la seconde entrée (32) du second réseau (28) de telle façon qu'un facteur de couplage identique K se présente aux deux sorties (34, 36) du second réseau (28).

13. Coupleur directionnel à boucle selon la revendication 11, caractérisé en ce que le récepteur (108) est réalisé de telle façon que celui-ci pilote la commande (78) pour le système d'égalisation de facteur de couplage (64) de telle façon que la commande (78) pour le système d'égalisation de facteur de couplage (64) envoie au système d'égalisation de facteur de couplage (64) des paramètres tels que le système d'égalisation de facteur de couplage (64) modifie l'amplitude et/ou la phase du signal à la première entrée (30) du second réseau (28) et/ou à la seconde entrée (32) du second réseau (28) de telle façon qu'un premier facteur de couplage K1 se présente aux entrées du second circuit d'addition (70), et qu'un second facteur de couplage K2 se présente aux entrées du second circuit de soustraction (72).

14. Coupleur directionnel à boucle selon l'une au moins des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un commutateur ou un répartiteur de puissance respectif est prévu entre au moins un système d'égalisation de facteur de couplage (112, 114) et le second circuit d'addition (70) ou le second circuit de soustraction (72), ou bien avant au moins une des entrées du second circuit d'addition (70) et du second circuit de soustraction (72), commutateur ou répartiteur de puissance qui est raccordé à un récepteur vectoriel.

Zeichnung