Kompensation ungleicher Phasengeschwindigkeiten bei verkoppelten Leitungen in inhomogenen Medien

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Arne F. Jacob
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 190041906

Verkoppelte Leitungen sind die Grundlage einer Vielzahl von Mikrowellenschaltungen, wie zum Beispiel Richtkopplern, Filtern, Baluns oder Phasenschiebern. Einige ideale Eigenschaften dieser Schaltungen, wie zum Beispiel die Richtwirkung von Kopplern, beruhen darauf, dass die auf den verkoppelten Leitungen geführten Eigenwellen zum einen bestimmte Wellenwiderstände besitzen, und zum anderen entartet sind. Letztere Voraussetzung ist nur in homogenen, isotropen Medien und bei idealen Leitern gegeben. In inhomogenen Medien, wie zum Beispiel Mikrostreifenschaltungen, wird die Entartung der Eigenwellen aufgehoben, was dazu führt, dass sich die Eigenwellen mit unterschiedlichen Phasengeschwindigkeiten ausbreiten. Als Folge dessen verschlechtern sich die Eigenschaften der Schaltungen mit verkoppelten Leitungen zum Teil erheblich. In diesem Vorhaben sollen Methoden zur breitbandigen Kompensation der ungleichen Phasengeschwindigkeiten bei gleichzeitiger Erfüllung der Impedanzbedingungen untersucht werden. Dafür sollen die gekoppelten Leitungen durch komplexe Viertornetzwerke erweitert werden. Dieser Ansatz stellt eine Verallgemeinerung der bekannten Verfahren dar, bei denen ausschließlich Zweitor-Kompensations-netzwerke betrachtet wurden, welche entweder in Serie zu den Toren oder parallel zwischen jeweils zwei Tore des Kopplers geschaltet werden. Die Viertornetzwerke bieten zusätzliche Freiheitsgrade, welche zur Optimierung der meistens vernachlässigten Bandbreite eingesetzt werden sollen. Die Untersuchungen dieses Vorhabens werden sich auf Mikrostreifenleiter konzentrieren. Die angestrebten Lösungsansätze sind jedoch allgemein für inhomogene Medien gültig. Des Weiteren werden ausschließlich symmetrisch verkoppelte Leitungen betrachtet. Die zueinander orthogonalen Gleich- und Gegentaktmoden bilden unter dieser Voraussetzung die Eigenwellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen