Startseite
Willkommen bei IBH Elektrotechnik – Ingenieur Büro Hörr, dem Spezialisten für die Entwicklung und den Aufbau von kundenspezifischen Hochfrequenzrichtkopplern (directional coupler), Detektoren sowie
HF-Verstärker und dessen Reglungen.
Was ist ein Hochfrequenzrichtkoppler und wofür wird er gebraucht.
Ein Hochfrequenzrichtkoppler kann in die Zuleitung von einem Sender (Generator oder Verstärker) zu seiner Last eingefügt werden kann. Dabei kann die Last sehr unterschiedlich sein, z.B. ein Plasma in einem Laser oder einem anderen Plasmagefäß, einer Antenne beim Rundfunk, Fernsehen oder einem Richtstrahler, einem Resonator in einem Beschleuniger oder einem ohmschen Widerstand (z.B. einer Dummy Load) etc.
Das besondere Hochfrequenzrichtkoppler ist, dass dieser in die Hauptleitung, welche für den Energietransport sorgt, einfach eingefügt werden kann und damit ein Teil der transportierten Leistung auf zwei (oder mehrere) Auskoppeltore gekoppelt werden kann. Dabei kann z.B. bei einem -3 dB Teiler die ausgekoppelte Leistung 50 % betragen, während sie z.B. bei einem –60 dB Koppler nur ein Millionstel der transportierten Leistung beträgt.
Wenn die Leitung vom Verstärker zur Last z.B. 50 Ω hat und die Last ebenfalls 50 Ω reell, dann läuft die vorlaufende Welle komplett in die Last hinein und es existiert keine rücklaufende Welle von der Last zum Verstärker. 50 Ω reell heißt, dass die Last genau 50 Ω ohne induktive oder kapazitive Komponente hat (Z = 50,0 Ω +/- j 0,0 Ω)
Wenn die Last jedoch nicht exakt 50 Ω hat oder eine induktive oder kapazitive Komponente besitzt, entsteht eine rücklaufende Welle von der Last zum Verstärker, deren Größe von der Größe der Fehlanpassung abhängt. Die Aufgabe eines in die Leitung eingebauten Richtkopplers ist es, den Anteil der rücklaufenden Welle von der vorlaufenden Welle zu messen. Dabei kann ein Richtkoppler nicht nur den Betrag des Verhältnisses von Rücklauf und Vorlauf messen, sondern auch die Phase. Im Extremfall bei Leerlauf oder Kurzschluss der Last ist die rücklaufende Welle bis auf kleine Leitungsverluste genau so groß wie die vorlaufende Welle. Je nach Betrag und Phasenverhältnissen der reflektierten HF-Welle (Leistung) kann das eine große Gefahr für den Verstärker bedeuten, bis hin zur dessen Zerstörung. Aus diesem Grund kann die Messung des Rücklaufs z.B. bei Überschlägen in einer Antenne oder in der Hochfrequenz-Leitung hinter dem Richtkoppler zur Rückregelung der Leistung zum Schutz der gesamten Anlage verwendet werden.
Ein weiterer Anwendungsfall des Richtkopplers ist, mit der Messung des Vorlaufs bei angepasster Last die Leistung des Verstärkers konstant zu regeln, um für einen physikalischen Prozess in der Last möglichst konstante Verhältnisse zu schaffen.
Genauigkeit unserer Richtkoppler
Wir sind stolz darauf, dass wir seit vielen Jahren Richtkoppler mit sehr hoher Genauigkeit des Koppelfaktors herstellen. Unsere Richtkoppler werden mit Hilfe von kalibrierten Referenzen von 10,20,30,40,50 und 60 dB abgeglichen. Durch diesen aufwändigen Abgleich können wir in aller Regel 1/10 dB Genauigkeit des jeweiligen Koppelfaktors garantieren bei einer Richtschärfe von typisch >35 dB.
Notwendige Daten zur Spezifikation eines Richtkopplers
- Festfrequenz oder Frequenzbereich
- Maximale Leistung cw
- Gegebenenfalls maximale Pulsleistung, Pulslänge, Wiederholfrequenz
- Koppelfaktor mit Genauigkeitsanforderung,
- Richtschärfe mit Genauigkeitsanforderung
- Leitungssystem Hauptleitung, Stecker und / oder Buchsen
- Eingangsanpassung Hauptleitung (VSWR oder Einfügungsdämpfung in dB)
- Durchgangsdämpfung Hauptleitung
- Eingangsimpedanz Koppelleitungen (VSWR oder Einfügungsdämpfung in dB)
- Anzahl der Koppelsonden
- Norm und Art der Auskopplungen (Buchsen, Stecker, N, BNC etc.)
- Material Außenleiter Hauptleitung inklusive Oberflächenbehandlung
- Material Stecker / Buchsen Hauptleitung inklusive Oberflächenbehandlung
- Material Stecker / Buchsen Auskopplungen inklusive Oberflächenbehandlung
- Material Innenleiter inklusive Oberflächenbehandlung
- Material Isolatoren der Hauptleitung und der Auskopplungen
- Wenn kritisch: Maximale Abmessungen und Gewicht
Wichtig für den Anbieter:
Anzahl der benötigten Exemplare, Lieferzeit
Produkte und Anwendungen
Bei der Standard-Industriefrequenz 13,56 MHz haben wir Richtkoppler von 1kW, bis 100kW entwickelt und gefertigt. Auch Mittelwellenrichtkoppler von 500 kHz bis 3 MHz bei bis zu 250 kW wurden realisiert. 3,39 MHz Richtkoppler gehören wie Koppler bei 13,56 MHz, 27,12 MHz, 40,68 MHz und 81,36 MHz zu unseren Industrie-Richtkopplern.
Die Forschungszentren Cern und Paul Scherrer Institut in der Schweiz haben Richtkoppler von uns im Einsatz bis 100 kW und 202 MHz, ebenso wie Bessy in Berlin, die Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) in Darmstadt (108 MHz – 1,6 MW Pulsleistung bei bis zu 25% Tastverhältnis), und das Institut für Plasmaphysik in Aachen mehrere kleinere Richtkoppler im unteren kW-Bereich.
Die Protonenkrebstherapie verwendet seit mehreren Jahren unsere Richtkoppler bei 72,85 MHz und 150 kW cw . Die Schwerionen-Krebstherapie HIT in Heidelberg betreibt Richtkoppler von uns bei 216 MHz, 2 MW Pulsleistung und 100 kW Pulsleistung
Die Hauptanschlüsse unserer Richtkoppler verwenden die Steckersysteme N, Hochleistungs-N, 7/16, 13/30, 7/8″, 1 5/8“, 3 1/8“ bis zu 6 1/8“ EIA, während die Auskopplungen überwiegend aus N-Buchsen bestehen. (Auf Wunsch ist auch BNC möglich)
Wir haben Richtkoppler mit Koppeldämpfungen von 10 dB, 20 dB, 30 dB, 40 dB, 50 dB und 60 dB aufgebaut und nach Kundenwünschen auch viele Koppelwerte dazwischen. Die meisten Richtkoppler für höhere Leistungen haben jedoch Auskopplungen zwischen 40 dB und 60 dB, um Leistungen zwischen 1 Watt und 2 Watt auszukoppeln. Für diesen Leistungsbereich sind unsere passiven Detektoren optimiert. Unsere neu entwickelten aktiven Detektoren erweitern unser Sortiment nach Kundenwunsch ständig.
© 2024 IBH