Kompensation ungleicher Phasengeschwindigkeiten bei verkoppelten Leitungen in inhomogenen Medien
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Untersucht wurden neuartige Verfahren zur Kompensation ungleicher Phasengeschwindigkeiten in Leitungskopplern. Zunächst wurde hierfür der aus der Literatur bekannte Ansatz der kapazitiven Kompensation erweitert. Für eine beliebige Anzahl von Kapazitäten, positioniert an beliebiger Stelle der verkoppelten Leitung, werden Formeln zur Bestimmung der Kapazitäten und der Wellenwiderstände der verkoppelten Leitungen hergeleitet. Es wird gezeigt, dass bei geeigneter Positionierung der Kapazitäten die Bandbreite der Kompensation entscheidend verbessert werden kann. Es stellte sich jedoch heraus, dass sich die interdigitalen Strukturen in Mikrostreifentechnik, mit der die Kapazitäten realisiert werden, deutlich genauer durch Viertornetzwerke beschreiben bzw. modellieren lassen. Das untersuchte Kompensationsverfahren mit angepassten Viertoren stellt eine systematische Verallgemeinerung dieses Gedankens dar. Dieser erstmalig vorgestellte Ansatz ist der kapazitiven Methode in mehreren Aspekten überlegen. Zum Einen ist die Herleitung der Komponentenwerte deutlich einfacher. Zum Anderen ist die Kompensation mit einem solchen Netzwerk bedingt durch die Anpassung an die verkoppelte Leitung per se breitbandiger. Die mit solch einer Kompensation theoretisch erzielbaren Direktivitäten konnten messtechnisch nicht nachgewiesen werden. Die Gründe hierfür wurden in der Folge identifiziert und untersucht. So limitieren unter anderem Herstellungstoleranzen die verlässlich erzielbare maximale Direktivität. Des Weiteren begrenzen Unsicherheiten im Messverfahren die Genauigkeit, mit der hohe Direktivitäten prinzipiell gemessen werden können. Erstmalig wurde im Rahmen dieses Forschungsprojekt der Einfluss der Verluste auf die Eigenschaften des Leitungskopplers erörtert. Die aus der Literatur bekannten, jedoch nur für verlustfreie Leitungen geltenden Kopplerbedingungen (Entartung und Impedanzbedingung) wurden für den allgemeinen, verlustbehafteten Fall neu definiert und untersucht. Abschließend wurde der Einfluss von Asymmetrien auf die Kompensation des Kopplers beschrieben.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- A Four-Port Network Compensation Approach for Directional Couplers, Proc. 41st European Microwave Conference 2011, Manchester, UK, pp. 277-280, Oktober 2011
J. Müller, M.N. Pham, A.F. Jacob
- Directional Coupler Compensation with Optimally Positioned Capacitances, IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 59, no. 11, pp. 2824–2832, November 2011
J. Müller, M.N. Pham, and A. F. Jacob
- Directivity Tuning of Microstrip Couplers, Proc. 7th German Microwave Conference 2012, Ilmenau, pp. 1–4, März 2012
J. Müller, M.N. Pham, and A.F. Jacob
- Measurement and Fabrication Uncertainties in High-Directivity Microstrip Couplers, Proc. 42nd European Microwave Conference 2012, Amsterdam, NL, pp. 479–482, Oktober 2012
M.N. Pham, J. Müller, and A.F. Jacob
