[发明专利]定向耦合器,尤其是具有高耦合衰减的定向耦合器

说明书

技术领域

定向耦合器是高频技术的器件。尤其应用平面定向耦合器。

背景技术

对耦合衰减、方向系数(Richtfaktor)以及其他参数的要求只能通过个性化设计来满足。定向耦合器可以用于测量目的或其他目的，例如磁共振断层造影设备中，利用其例如在利用高磁场中的核自旋效应的条件下产生人体或动物体的图像。以下同义地使用概念“导电轨”和“导体轨道”。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种简单构造的定向耦合器，其尤其具有高耦合衰减和高的方向系数。尤其是，定向耦合器要适于平面结构。

上述技术问题通过一种定向耦合器来解决，其中

该定向耦合器可以包含如下元件：

-第一导电轨或导体轨道，

-第二导电轨或导体轨道，以及

-导电结构，

其中，导电结构包含第一部分区域，该第一部分区域与第一导电轨靠近第二导电轨布置相比更靠近第一导电轨布置，

以及，导电结构还包含第二部分区域，该第二部分区域与第一导电轨靠近第二导电轨布置相比更靠近第二导电轨布置。

定向耦合器是具有四个端口或端子对的元件。在一端口上所输送的功率被分成两个子功率并且在两个另外的端口上输送给耗电器或者采集装置，而在第四端口上没有功率或仅有非常低的功率出现。

在第一端口与第二端口之间可以存在直通的线路。同样，在第三端口与第四端口之间可以存在直通的线路。这两个直通的线路彼此隔离，例如通过固定的电介质材料隔离。其中向前行进的波在一个线路上出现，而向 后行进的波在另一线路上出现。

在分子(上部)中即在第一端口上所馈入的功率与分母(下部)中即例如在第三端口上所耦接的线路中的功率之商称作耦合衰减。

在分子中的第三端口上的功率与分母中的第四端口上的功率之商称作方向系数。方向系数是定向耦合器品质的标尺。

第一导电轨可以布置在第一导电轨层中。第一导电轨也称作功率线路。

第二导电轨或导体轨道可以布置在第一导电轨层、第二导电轨层或第三导电轨层中。第二导电轨也称作耦合线路或采集线路或在将采集值反馈给SI(System International，系统国际)量时称作测量线路。

导电结构可以布置在第一导电轨层。第二导电轨层或第三导电轨层中。导电结构也可以构造为耦合环或耦合框架，尤其是带有倒圆的或有角的方向变换部。可替选地，也可以使用耦合面，例如矩形或带有倒圆的角部的矩形。耦合面例如可以根据集肤效应或其他效应而具有与耦合环或者耦合框架相同的技术作用。

定向耦合器例如可以采集由天线端子或线圈端子向回所反射的功率，由放大器将功率传输至该天线端子或线圈端子。这样，例如可以采集有缺陷的端子。放大器可在所反射的功率损毁该放大器之前被关断。定向耦合器的这样的或类似应用例如可以出现在磁共振断层造影或者说核自旋断层造影、等离子体发生技术和/或能量技术或其他领域中。

导电结构可以布置在第一导电轨与第二导电轨之间。例如，以下做出更为详细的阐述。可仅使用一个导电轨层或可以使用彼此平行布置的导电轨层，例如导电轨平面。在平面的情况下，形成平面的定向耦合器。对于平面可替选地，例如也可以使用位于圆柱形面上或在其他成形的面上的导电轨层。

导电轨层可以彼此有间距地布置。该间距例如由于中间电介质或中间层电介质的层厚而形成。在彼此不同的导电轨层之间的间距可以相同或彼此不同。一方面为导电轨与另一方面为导电结构之间的电介质可以是固体材料。

所述及的间距尤其会与定向耦合器本身的实际情况有关，即在定向耦合器之外会给定其他间距或布置。

通过附加地将导电结构并入定向耦合器中实现了，耦合衰减由于两次 耦合而变得非常大。但另一方面，方向系数足够高和/或由制造公差造成的与特殊的参数诸如耦合衰减和方向系数的偏差可被减小。此外，产生了用于调节定向耦合器的电学特性的附加参数。这样，导电结构的大小即其宽度以及其长度可以被优化。

导电结构的长度在第一导电轨距第二导电轨的间距增大时会增大。导电结构距两个耦合部位处的第一导电轨或第二导电轨的间距也可以彼此无关地被优化，这提供了比仅对一个耦合部位进行优化相比更多的自由度。

第一导电轨可以与导电结构电隔离。第二导电轨也可以与导电结构电隔离。