DE19918567C2

DE19918567C2 - Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter

Info

Publication number: DE19918567C2
Application number: DE19918567A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Takenoshita; Hiroshi Uchimura
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1998-04-23
Filing date: 1999-04-23
Publication date: 2002-01-03
Anticipated expiration: 2019-04-24
Also published as: DE19918567A1; FR2778024A1; FR2778024B1; US6515562B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbindungsanordnung zum Ver binden von dielektrischen Wellenleiter hauptsächlich für die Verwendung zur Übertragung von Hochfrequenzsignalen im Mikrowellen- oder Millimeterwellen band.

2. Beschreibung des Standes der Technik

In den letzten Jahren sind zunehmend Forschungen in der Funkkommunikation, in zwischen Fahrzeugen verwendeten Radaren oder dergleichen, in denen Hochfre quenzsignale im Mikrowellen- oder Mikrometerwellenband verwendet werden, un ternommen worden. Als Übertragungsleitung zur Übertragung solcher Hochfre quenzsignale sind Koaxialleitungen, Wellenleiter, dielektrische Wellenleiter, Mi krostreifenleitungen und dergleichen bekannt.

Darüber hinaus ist kürzlich ein dielektrischer Wellenleiter vorgeschlagen worden, die in einem Verdrahtungssubstrat ausgebildet ist, das aus mehreren laminierten dielektrischen Schichten aufgebaut ist. Beispielsweise schlägt die japanische unge prüfte Patentveröffentlichung JP-A-6-53711 (1994) einen Wellenleiter vor, die durch sandwichartige Anordnung eines dielektrischen Substrats zwischen einem Paar Hauptleiterschichten und durch Bilden von Seitenwänden aus zwei Reihen von die Hauptleiterschichten miteinander verbindenden Durchgangslöchern gebildet ist. In diesem Wellenleiter ist nämlich das dielektrische Material von dem Paar Haupt leiterschichten und von den als Pseudoleiterwände dienenden Durchgangslöchern umgeben, wodurch der Bereich innerhalb dieser Leiterwände als dielektrische Lei tung für die Signalübertragung verwendet wird.

Aus der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung JP-A-10-75108 (1998) ist ein dielektrischer Wellenleiter aus einer in einem dielektrischen Substrat ausgebildeten Mehrschichtstruktur bekannt. Diese wird auch als Wellenleiter des Laminat typs bezeichnet, in dem ein dielektrischer Wellenleiter wie oben beschrieben aus ei ner dielektrischen Schicht, einem Paar Hauptleiterschichten und aus Durchgangslei tergruppen wie etwa Durchgangslochgruppen aufgebaut ist, wobei zusätzlich zu den Durchgangsleitergruppen Nebenleiterschichten vorgesehen sind, um die Seitenwän de, die als elektrische Wände dienen, zu verstärken. Falls in dem dielektrischen Wellenleiter, der in JP-A-6-53711 offenbart ist, im Wellenleiter ein zu den Durch gangslöchern nicht paralleles elektrisches Feld erzeugt wird, entweicht das elektri sche Feld durch die Seitenwände. Hingegen entweicht bei dem Wellenleiter des Laminattyps das elektrische Feld wegen der Nebenleiterschichten nicht.

Ein solcher dielektrischer Wellenleiter, die im Verdrahtungssubstrat oder derglei chen angeordnet sein kann, ist ursprünglich für die Verwendung als Übertra gungsleitung in einem Mehrschicht-Verdrahtungssubstrat hauptsächlich für Mikro wellen und Millimeterwellen und in einem Gehäuse für die Unterbringung einer Halbleitervorrichtung vorgesehen worden, wobei sie auch als Speiseleitung für eine Antenne verwendet werden kann, die in das Mehrschicht-Verdrahtungssubstrat oder in das Gehäuse für die Unterbringung einer Halbleitervorrichtung integriert ist, um eine anspruchsvolle Funktion zu schaffen.

Im allgemeinen ist es im Fall der Verwendung von Übertragungsleitungen für die Bildung einer hochfrequenten Schaltung, insbesondere im Fall der Bildung einer Speiseleitung für eine Gruppenantenne oder dergleichen notwendig, die Übertra gungsleitungen miteinander in einer Verdrahtungsschaltung der Verdrahtungslei tungen zu verbinden oder eine Verzweigung vorzusehen.

Ein derartiger dielektrischer Wellenleiter kann geschichtet bzw. gestapelt werden, wenn jedoch eine Größenverringerung und eine hohe Integration erwünscht sind, müssen die dielektrischen Wellenleiter miteinander verbunden werden. Im Fall der herkömmlichen metallischen Wellenleiter besteht kein Bedarf an einer spezifischen Verbindungstechnik, weil eine dreidimensionale Verbindung durch einfaches Bie gen der Wellenleiter verwirklicht werden kann.

Im Hinblick auf die Verbindung der dielektrischen Wellenleiter, die übereinander geschichtet sind, haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung bereits eine Ver bindungsanordnung mit durch Durchgangslöcher gebildeten Speisestiften vorge schlagen. Diese Verbindungsanordnung ermöglicht die Verbindung zwischen den übereinandergeschichteten dielektrischen Wellenleitern in einem dielektrischen Substrat.

Selbst in dieser Verbindungsanordnung bestehen noch immer die folgenden Pro bleme, die gelöst werden müssen.

Beispielsweise arbeitet in der obigen Verbindungsanordnung der Speisestift als ein polige Antenne mit 1/4 Wellenlänge in dem dielektrischen Wellenleiter. Daher muß die Länge des Speisestifts auf ein Viertel einer Wellenlänge einer Welle eingestellt werden, deren Übertragung am meisten erwünscht ist. Da jedoch der Speisestift durch einen Durchgangsleiter wie etwa ein Durchgangsloch gebildet ist, ist seine Länge auf die Dicke der laminierten dielektrischen Lagen beschränkt, die das die lektrische Substrat bilden, in dem der dielektrische Wellenleiter ausgebildet ist. Selbstverständlich kann die Dicke der dielektrischen Lagen geändert werden, so daß der Speisestift auf die gewünschte Länge gesetzt wird, dies ruft jedoch das Problem hervor, daß die Anpaßbarkeit an verschiedene Entwürfe aufgegeben wird, woraus folglich ein Kostenanstieg resultiert.

Weiterhin fließt ein elektrischer Strom konzentriert im Speisestift, insbesondere konzentriert sich im Millimeterwellenband der elektrische Strom unter dem Einfluß des Skin-Effekts auf der Oberfläche des Speisestifts, so daß der Energieverlust auf grund des Leiterwiderstandes groß ist.

Obwohl ferner der dielektrische Wellenleiter in einer Betriebsart, in der die Lami natebene der laminierten dielektrischen Lagen zur E-Ebene des Wellenleiters paral lel ist, d. h. in einer Betriebsart, in der das elektrische Feld zur Laminatebene parallel ist, verwendet werden kann, tritt in diesem Fall die Erregung des elektrischen Stroms nicht im Speisestift auf, selbst wenn der Speisestift verwendet wird, weshalb es unmöglich ist, die dielektrischen Wellenleiter, die übereinandergeschichtet sind, miteinander zu verbinden.

Weiterhin wird im Fall der einfachen Anordnung einer Verzweigung an dem dielek trischen Wellenleiter für die Signalübertragung, die von künstlichen Leiterwänden umgeben ist, die durch das Paar Leiterschichten und durch die beiden Reihen Durchgangslöcher gebildet sind, wie in JP-A-6-53711 vorgeschlagen wird, ein elektromagnetisches Feld gestört, weshalb das Problem eines großen Übertragungs verlusts verursacht wird.

Um daher eine Hochfrequenzschaltung durch Herstellen einer Übertragungslei tungsschaltung, die mit einer Verzweigung für die Bildung einer Speiseleitung für eine Gruppenantenne oder dergleichen in einem dielektrischen Substrat versehen ist, zu bilden, ist eine Verzweigungsstruktur für Wellenleiter erwünscht, die in einem dielektrischen Substrat ausgebildet werden kann, die Abstrahlung elektromagneti scher Wellen verhindert und einen geringen Übertragungsverlust besitzt.

Aus dem Taschenbuch der Hochfrequenztechnik, 5. Auflage, Springerverlag, Seite L37, L38 sind übereinandergelegte Hohlleiter bekannt, die Koppelöffnungen aufweisen, um ein elektromagnetisches Feld von einem Hohlleiter über die Koppelöffnungen in den darüber angeordneten anderen Hohlleiter zu führen, wobei die Koppelöffnungen vorzugsweise einen Abstand von λ/4 aufweisen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist Aufgabe der Erfindung ist, eine Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter zu schaffen, die ohne weiteres durch die herkömmliche Mehrschicht technik hergestellt werden kann, eine Entwurfsfreiheit ermöglicht und eine einfache Verbindung der übereinandergeschichteten dielektrischen Wellenleiter in einem dielektrischen Substrat zuläßt.

Diese Aufgabe wird jeweils durch die in den Patentansprüchen 1 und 5 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfinder haben festgestellt, daß durch Übereinanderstapeln zweier dielektrischer Wellenleiter, die in einem dielektrischen Substrat gebildet sind, so daß ein Teil einer oberen Hauptleiterschicht des dielektrischen Wellenleiters, die an der unteren Seite ausgebildet ist, und ein Teil einer unteren Hauptleiterschicht der dielektrischen Wellenleiters, die an der oberen Seite ausgebildet ist, einander überlappen, sowie durch Vorsehen eines Kopplungsfensters im Überlappungsab schnitt der Hauptleiter die oberen und unteren dielektrischen Wellenleiter elektro magnetisch gekoppelt werden können.

Die Erfindung schafft eine Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter, mit zwei dielektrischen Wellenleitern, wovon jede ein dielektrisches Substrat; ein Paar Hauptleiter, wobei das dielektrische Substrat sandwichartig zwischen dem Paar Hauptleiterschichten angeordnet ist; zwei Reihen von Leiterstiften, die in der Über tragungsrichtung von Hochfrequenzsignalen in Abständen angeordnet sind, die kleiner als die halbe Signalwellenlänge sind, und die Hauptleiterschichten elektrisch verbinden; und eine Nebenleiterschicht, die zwischen den Hauptleiterschichten so angeordnet ist, daß sie zu den Hauptleiterschichten parallel ist, enthält, wobei die Nebenleiterschicht mit den Leiterstiften elektrisch verbunden ist, wodurch die die lektrischen Wellenleiter Hochfrequenzsignale durch einen von den Hauptleiter schichten, den Leiterstiften und der Nebenleiterschicht umgebenen Bereich übertra gen, wobei die zwei dielektrischen Wellenleiter so übereinandergeschichtet sind, daß eine der Hauptleiterschichten eines dielektrischen Wellenleiters und eine des Hauptleiters des anderen dielektrischen Wellenleiters einander überlappen, um ei nen Überlappungsabschnitt zu definieren, in dem ein Kopplungsfenster ausgebildet ist.

In der Erfindung enthält der dielektrische Wellenleiter zweckmäßig ferner eine Rei he von weiteren Leiterstiften, die in der Übertragungsrichtung in einem Abstand von einem Zentrum, das eine Mittelposition der Länge W des Kopplungsfensters in der Übertragungsrichtung ist, der gleich oder kleiner als eine Leiterwellenlänge der Hochfrequenzsignale ist (d ≦ λ), vorgesehen ist, wobei die weiteren Leiterstifte in Intervallen angeordnet ist, die kleiner als die halbe Signalwellenlänge in einer zur Übertragungsrichtung senkrechten Richtung sind (P1 < λ/2), um so die Hauptleiter schichten elektrisch zu verbinden, sowie eine etwa dem Durchmesser der weiteren Leiterstifte entsprechende weitere Nebenleiterschicht, die zwischen den Hauptleiter schichten angeordnet ist, so daß sie zu den Hauptleiterschichten parallel ist, und mit der Nebenleiterschicht und den weiteren Leiterschichten elektrisch verbunden ist.

In der Erfindung sind die weiteren Leiterstifte und die weitere Nebenleiterschicht in einem Abstand von einem Ende des Kopplungsfensters in Übertragungsrichtung ausgebildet.

In der Erfindung sind die weiteren Leiterstifte und die weitere Nebenleiterschicht zweckmäßig in Abschnitten angeordnet, die sich im wesentlichen in einem Endab schnitt des Kopplungsfensters in Übertragungsrichtung befinden.

Wie oben genau angegeben worden ist, überlappen in der Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter der Erfindung in dem Verbindungsabschnitt zwischen der unteren dielektrischen Wellenleiter und dem oberen dielektrischen Wellenleiter, die im dielektrischen Substrat übereinandergestapelt sind, die untere Hauptleiter schicht des oberen dielektrischen Wellenleiters und die obere Hauptleiterschicht des unteren dielektrischen Wellenleiters miteinander, so daß sie gemeinsam verwendet werden können, ferner ist im Überlappungsabschnitt ein Abschnitt ohne Hauptlei terschicht als Kopplungsfenster vorgesehen. Daher stellt die Dicke der dielektri schen Lagen keine Beschränkung für die Eigenschaften des resultierenden Wellen leiters dar, was im Gegensatz zu der herkömmlichen Verbindungsanordnung mittels Speisestift steht. Da beispielsweise das Muster des Kopplungsfensters im voraus hergestellt werden kann, wenn der Überlappungsabschnitt der Hauptleiterschichten der beiden dielektrischen Wellenleiter gedruckt wird, bevor unbearbeitete Lagen laminiert werden, wird die Bildung des Kopplungsfensters erleichtert und wird die Verbindungsanordnung mit guter Mengenleistung bei niedrigen Produktionskosten verwirklicht.

Ferner stehen bei der Bildung des Kopplungsfensters in der Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter der Erfindung die Position, das Profil und die Größe des Kopplungsfensters in einer komplizierten Beziehung zu den Frequenzeigen schaften, zum Kopplungsbetrag und zum Reflexionsbetrag, die für die Verbin dungsanordnung erforderlich sind, ferner weist die Verbindungsanordnung der Er findung eine größere Entwurfsfreiheit im Vergleich zu dem herkömmlichen, einen Speisestift verwendenden Verfahren auf, so daß der Schaltungsentwurf vereinfacht wird.

Da ferner die Konzentration des elektrischen Stroms auf der Oberfläche des Spei sestifts, wie sie in der den Speisestift verwendenden Verbindungsanordnung beob achtet wird, nicht auftritt, ist ein Energieverlust wegen der Verbindung zwischen den dielektrischen Wellenleitern gering.

Wie oben erwähnt worden ist, ermöglicht die Erfindung die Schaffung einer Ver bindungsanordnung für dielektrische Wellenleiterverbindungen, die durch die her kömmliche Mehrschichtungstechnik einfach hergestellt werden kann, wobei die Verbindungsanordnung eine Schaltungsentwurfsfreiheit bietet und die einfache Verbindung der übereinandergestapelten dielektrischen Wellenleiter ermöglicht.

Als nächstes haben die Erfinder festgestellt, daß durch Übereinan derstapeln zweier dielektrischer Wellenleiter in einem dielektrischen Substrat in der Weise, daß die dielektrischen Wellenleiter zueinander senkrecht sind und ein Teil einer oberen Hauptleiterschicht der an der Unterseite ausgebildeten dielektrischen Wellenleiter und ein Teil einer unteren Hauptleiterschicht der an der Oberseite ausgebildeten dielektrischen Leitung miteinander überlappen, so daß sie gemeinsam verwendet werden können, sowie durch Vorsehen eines Kopplungsfensters für Hochfrequenzsignale in dem gemeinsam verwendeten Teilhauptleiter als leeren Ab schnitt ohne Hauptleiter die oberen und unteren dielektrischen Wellenleiter elek tromagnetisch gekoppelt werden können.

Gemäß dieser Verbindungsanordnung können sich die Hochfrequenzsignale, die von einer dielektrischen Wellenleiter eingegeben werden, durch das Kopplungsfen ster in die andere dielektrische Wellenleiter an der Ausgangsseite, die zu dem einen dielektrischen Wellenleiter senkrecht ist, in zwei Richtungen mit derselben Phase ausbreiten. Das Kopplungsfenster, das keinen Leiter aufweist und zwischen den beiden Wellenleiter angeordnet ist, stimmt mit einem sogenannten Bethe-Loch in dem herkömmlichen Wellenleiter, der für eine Verzweigungsstruktur oder einen Richtungskoppler verwendet wird, völlig überein.

Ferner haben die Erfinder festgestellt, daß durch Erhöhen der Breite oder Erniedrigen der Dicke der beiden dielektrischen Wellenleiter in ihrem Verbin dungsabschnitt die Verwendung dieses Abschnitts als Anpassungsabschnitt für die Impedanzanpassung ermöglicht wird, um eine Reflexion der Hochfrequenzsignale aufgrund von Impedanzunstetigkeiten zu reduzieren.

Die Erfindung schafft eine Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter, mit zwei dielektrischen Wellenleitern, wovon jeder ein dielektrisches Substrat, ein Paar Hauptleiterschichten, wobei das dielektrische Substrat zwischen dem Paar Hauptleiterschichten sandwichartig angeordnet ist, zwei Reihen aus Leiterstiften, die in der Übertragungsrichtung der Hochfrequenzsignale in Abständen angeordnet sind, die kleiner als die halbe Signalwellenlänge in der Übertragungsrichtung der Hochfrequenzsignale und in einer zur Übertragungsrichtung senkrechten Richtung in einer vorgegebenen Breite angeordnet sind, um die Hauptleiterschichten elek trisch zu verbinden, sowie eine Nebenleiterschicht, die zwischen den Hauptleiter schichten so angeordnet ist, daß sie zu den Hauptleiterschichten parallel ist, enthält, wobei die untere Leiterschicht mit den Leiterstiften elektrisch verbunden ist, wo durch die beiden dielektrischen Wellenleiter Hochfrequenzsignale durch einen Be reich übertragen, der von den Hauptleiterschichten, den Leiterstiften und der Neben leiterschicht umgeben ist, wobei die zwei dielektrischen Wellenleiter in der Weise übereinandergestapelt sind, daß die Übertragungsrichtungen der Hochfrequenzsi gnale zueinander senkrecht sind und eine der Hauptleiterschichten eines dielektrischen Wellenleiters und eine der Hauptleiterschichten des anderen dielektrischen Wellenleiters miteinander überlappen, und im Überlappungsabschnitt der Hauptlei terschichten ein Kopplungsfenster ausgebildet ist.

Ferner enthält in der Erfindung der dielektrische Wellenleiter zweckmäßig eine Rei he von weiteren Leiterstiften, die in einem Abstand von einem Zentrum des Kopp lungsfensters in der Übertragungsrichtung des dielektrischen Wellenleiters, der gleich oder kleiner als eine Leiterwellenlänge der Hochfrequenzsignale ist, vorgese hen ist, wobei die Reihe der weiteren Leiterstifte in einer Richtung senkrecht zur Übertragungsrichtung in Abständen angeordnet ist, die kleiner als die halbe Signal wellenlänge ist, um mit den Hauptleiterschichten elektrisch verbunden zu werden, und wobei weitere Leiterstifte zwischen den Hauptleiterschichten so angeordnet ist, daß sie zu den Hauptleiterschichten parallel ist und mit der Nebenleiterschicht und der Reihe von weiteren Leiterstiften elektrisch verbunden ist.

Ferner ist in der Erfindung die Breite der beiden Reihen von Leiterstiften der dielek trischen Wellenleiter im Überlappungsabschnitt der dielektrischen Wellenleiter zweckmäßig größer als die vorgegebene Breite.

Weiterhin ist in der Erfindung ein Abstand zwischen dem Paar Hauptleiter der die lektrischen Wellenleiter im Überlappungsabschnitt der dielektrischen Wellenleiter zweckmäßig schmäler als ein Abstand dazwischen im restlichen Teil.

Gemäß der Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter der Erfindung überlappen die ersten und zweiten dielektrischen Wellenleiter so miteinander, daß sie zueinander senkrecht sind, ferner ist im Überlappungsabschnitt ein Kopplungs fenster als Abschnitt ohne Leiter in den Hauptleiterschichten angeordnet, wobei die beiden dielektrischen Wellenleiter durch ein elektromagnetisches Feld gekoppelt sind und Hochfrequenzsignale, die von einem der dielektrischen Wellenleiter einge geben werden, sich durch das Kopplungsfenster auch in den anderen dielektrischen Wellenleiter ausbreiten. Da es für die Ausbreitung in dem anderen dielektrischen Wellenleiter zwei Richtungen gibt, breiten sich die Hochfrequenzsignale in den bei den Richtungen aus, wodurch sie in drei Richtungen einschließlich dieser beiden Richtungen und der Übertragungsrichtung in dem einen dielektrischen Wellenleiter verzweigt werden.

Ferner sind gemäß der Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter der Erfindung in der obigen Konfiguration die weiteren Leiterstifte und die weiteren Nebenleiterschichten in einem vorgegebenen Abstand von der Mitte des Kopplungs fensters vorgesehen, so daß es, wenn die weiteren Leiterstifte und die weiteren Ne benleiterschichten in einem der dielektrischen Wellenleiter vorgesehen sind, mög lich ist, die Ausbreitung der Hochfrequenzsignale in T-Form zu verzweigen. Wenn die weiteren Leiterstifte und die weiteren Nebenleiterschichten in beiden dielektri schen Wellenleiter vorgesehen sind, ist es möglich, eine Ausbreitung der Hochfre quenzsignale in L-Form zu bewirken.

Ferner ist es gemäß der Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter der Erfindung in der obigen Konfiguration durch Erhöhen der Breite wenigstens einem der dielektrischen Wellenleiter im Überlappungsabschnitt der dielektrischen Wel lenleiter, d. h. der Breite zwischen den Leiterstiften in einer zur Übertragungsrich tung senkrechten Richtung, oder durch Erniedrigen der Dicke wenigstens einem der dielektrischen Wellenleiter im Überlappungsabschnitt der dielektrischen Wellenlei ter, d. h. des Abstandes zwischen dem Paar Hauptleiterschichten, möglich, die Impe danzunstetigkeit der dielektrischen Wellenleiter am Verbindungsabschnitt zu redu zieren, um eine Verbindung mit geringer Reflexion der Hochfrequenzsignale und mit kleinem Übertragungsverlust zu verwirklichen. Somit kann für beide dielektri schen Wellenleiter die Breite erhöht oder die Dicke erniedrigt werden, außerdem ist eine Kombination hiervon möglich.

Wie oben beschrieben worden ist, ist es gemäß der Verbindungsanordnung für di elektrische Wellenleiter der Erfindung in irgendeiner der Konfigurationen möglich, eine Fehlanpassung der charakteristischen Impedanz der dielektrischen Wellenleiter vor und hinter dem Verbindungsabschnitt zu reduzieren, wodurch die Reflexion der Hochfrequenzsignale im Verbindungsabschnitt abgesenkt wird, darüber hinaus kann eine Störung eines Ausbreitungsmodus im Verbindungsabschnitt verhindert werden, so daß eine Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter erhalten werden kann, die einen geringen Übertragungsverlust aufweist und eine ausgezeichnete Übertragungseigenschaft besitzt.

Mit anderen Worten, gemäß der Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenlei ter der Erfindung überlappen am Verbindungsabschnitt des unteren dielektrischen Wellenleiters und des oberen dielektrischen Wellenleiters, die in der Weise überein andergestapelt sind, daß die Übertragungsrichtungen in einem dielektrischen Substrat zueinander senkrecht sind, jeweils eine der Hauptleiterschichten, d. h. die obere Hauptleiterschicht des unteren dielektrischen Wellenleiters und die untere Hauptlei terschicht des oberen Wellenleiters, miteinander und ist ein Kopplungsfenster im Überlappungsabschnitt der Hauptleiterschichten ausgebildet, wobei die beiden die lektrischen Wellenleiter durch ein elektromagnetisches Feld gekoppelt sind und Hochfrequenzsignale, die von einem der dielektrischen Wellenleiter eingegeben werden, sich durch das Kopplungsfenster auch in dem anderen dielektrischen Wel lenleiter ausbreiten. Da es zwei Ausbreitungsrichtungen für Signale in dem anderen dielektrischen Wellenleiter gibt, breiten sich die Hochfrequenzsignale in den beiden Richtungen aus, wobei die Ausbreitung der Signale in drei Richtungen einschließ lich dieser beiden Richtungen und der Übertragungsrichtung in dem einen dielektri schen Wellenleiter verzweigt wird.

Gemäß der Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter der Erfindung sind ferner in der obigen Konfiguration die weiteren Leiterstifte und die weiteren Neben leiterschichten in einem vorgegebenen Abstand vom Zentrum des Kopplungsfen sters vorgesehen, so daß es, wenn sie in einem der dielektrischen Wellenleiter vor gesehen sind, möglich ist, die Ausbreitung der Hochfrequenzsignale in T-Form zu verzweigen, während es dann, wenn die weiteren Leiterstifte und die weiteren Ne benleiterschichten in beiden dielektrischen Wellenleitern vorgesehen sind, möglich ist, daß sich die Hochfrequenzsignale in L-Form ausbreiten.

Ferner ist es gemäß der Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter der Erfindung in der obigen Konfiguration durch Erhöhen der Breite wenigstens eines der dielektrischen Wellenleiter im Überlappungsabschnitt der dielektrischen Wel lenleiter, d. h. der Breite zwischen den Leiterstiften in einer zur Übertragungsrich tung senkrechten Gruppe, oder durch Erniedrigen der Dicke wenigstens einer der dielektrischen Wellenleiter im Überlappungsabschnitt der dielektrischen Wellenlei ter, d. h. des Abstandes zwischen dem Paar Hauptleiterschichten, möglich, die Impe danzunstetigkeit der dielektrischen Wellenleiter im Verbindungsabschnitt zu redu zieren, um eine Verbindung mit geringer Reflexion der Hochfrequenzsignale und einem geringen Übertragungsverlust zu verwirklichen.

Wie oben gezeigt worden ist, ist es gemäß der Erfindung möglich, eine Verbin dungsanordnung für dielektrische Wellenleiter zu schaffen, die einfach durch die herkömmliche Mehrschichttechnik hergestellt werden kann, wobei die Verbin dungsanordnung einfach die dielektrischen Wellenleiter verbinden kann, die so übereinandergestapelt sind, daß sie in einem dielektrischen Substrat zueinander senkrecht sind.

Ferner ist es gemäß der Erfindung möglich, eine Verbindungsanordnung für dielek trische Wellenleiter zu schaffen, die in einem dielektrischen Substrat ausgebildet werden können, ohne daß elektromagnetische Wellen von Hochfrequenzsignalen abgestrahlt werden oder entweichen, wobei die Verbindungsanordnung zwei dielek trische Wellenleiter verbinden kann, so daß sie bei geringem Übertragungsverlust und guten Übertragungseigenschaften in eine T-Form oder in drei sich rechtwinklig schneidende Leitungen verzweigt werden können.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert, worin:

Fig. 1 einen aus dem Stand der Technik bekannten dielektrischen Wellenleiter, auf den die Erfindung angewandt wird, zeigt;

Fig. 2 eine schematische perspektivische Ansicht ist, die eine Ausführung einer Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 3A eine perspektivische Ansicht ist, die ein Beispiel der Verbindungsanord nung für dielektrische Wellenleiter gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 3B ein Diagramm ist, das eine Frequenzeigenschaft von Übertragungseigen schaften des Beispiels von Fig. 3A zeigt;

Fig. 4A eine perspektivische Ansicht ist, die ein weiteres Beispiel der Verbindungs anordnung für dielektrische Wellenleiter gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 4B ein Diagramm ist, das die S-Parameter des Beispiels von Fig. 4A zeigt;

Fig. 5A eine perspektivische Ansicht ist, die ein nochmals weiteres Beispiel der Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 5B ein Diagramm ist, das die S-Parameter des Beispiels von Fig. 5A zeigt;

Fig. 6A eine perspektivische Ansicht eines nochmals weiteren Beispiels der Verbin dungsanordnung für dielektrische Wellenleiter gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 6B ein Diagramm ist, das die S-Parameter des Beispiels von Fig. 6A zeigt;

Fig. 7A eine perspektivische Ansicht ist, die ein weiteres Beispiel der Verbindungs anordnung für dielektrische Wellenleiter gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 7B ein Diagramm ist, das die S-Parameter von Übertragungseigenschaften des Beispiels von Fig. 7A zeigt;

Fig. 8A eine perspektivische Explosionsansicht ist, die dielektrische Wellenleiter zeigt, bevor sie mit einer Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter ge mäß einer weiteren Ausführung der Erfindung verbunden werden;

Fig. 8B eine perspektivische Ansicht ist, die die dielektrischen Wellenleiter zeigt, nachdem sie verbunden worden sind;

Fig. 8C eine perspektivische Ansicht ist, die die dielektrischen Wellenleiter zeigt, die für ein einfacheres Verständnis nur in Umrissen gezeigt sind;

Fig. 9A eine perspektivische Explosionsansicht ist, die dielektrische Wellenleiter zeigt, bevor sie mit einer Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter ge mäß einer nochmals weiteren Ausführung der Erfindung verbunden werden;

Fig. 9B eine perspektivische Ansicht ist, die dielektrische Wellenleiter zeigt, nach dem sie verbunden worden sind;

Fig. 9C eine perspektivische Ansicht ist, die die dielektrischen Wellenleiter zeigt, die für ein einfacheres Verständnis nur in Umrissen gezeigt sind;

Fig. 10A eine perspektivische Explosionsansicht ist, die dielektrische Wellenleiter zeigt, bevor sie mit einer Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter ge mäß einer nochmals weiteren Ausführung der Erfindung verbunden werden;

Fig. 10B eine perspektivische Ansicht ist, die die dielektrischen Wellenleiter zeigt, nachdem sie verbunden worden sind;

Fig. 10C eine perspektivische Ansicht ist, die die dielektrischen Wellenleiter zeigt, die für ein einfacheres Verständnis nur in Umrissen gezeigt sind;

Fig. 11A eine perspektivische Explosionsansicht ist, die dielektrische Wellenleiter zeigt, bevor sie mit einer Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter ge mäß einer weiteren Ausführung der Erfindung verbunden werden;

Fig. 11B eine perspektivische Ansicht ist, die die dielektrischen Wellenleiter zeigt, nachdem sie verbunden worden sind;

Fig. 11C eine perspektivische Ansicht ist, die die dielektrischen Wellenleiter zeigt, die für ein einfacheres Verständnis nur in Umrissen gezeigt sind;

Fig. 12A ein Diagramm ist, das Frequenzeigenschaften des Pegels von S-Parame tern in einer Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter gemäß Fig. 2 zeigt;

Fig. 12B ein Diagramm ist, das Frequenzeigenschaften der Phase der S-Parameter zeigt;

Fig. 13A ein Diagramm ist, das Frequenzeigenschaften des Pegels von S-Parame tern in einer Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter gemäß Fig. 11 zeigt; und

Fig. 13B ein Diagramm ist, das Frequenzeigenschaften der Phase der S-Parameter zeigt.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ZWECKMÄSSIGEN AUSFÜHRUNGEN

Nun werden mit Bezug auf die Zeichnung zweckmäßige Ausführungen der Erfin dung beschrieben.

Im folgenden wird mit Bezug auf die Zeichnung eine Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter der Erfindung erläutert.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines aus dem Stand der Technik bekannten in der Erfindung verwendeten dielektrischen Wellenleiters schematisch zeigt.

In Fig. 1 ist ein dielektrisches Substrat 1 zwischen einem Paar Hauptleiterschichten 2, 3 sandwichartig angeordnet, ferner sind zwei Reihen von Leiterstiften 4 in einer Signalübertragungsrichtung in Abständen angeordnet, die kürzer als die halbe Signalwellenlänge sind, um die Hauptleiterschichten 2, 3 elektrisch zu verbinden. Die Nebenleiterschichten 5 sind parallel zu den Hauptleiterschichten 2, 3 angeord net, um die Durchgangsleiter elektrisch zu verbinden, die jede Reihe von Leiterstif ten 4 bilden. Das Paar Hauptleiterschichten 2, 3, die Leiterstifte 4 und die Nebenlei terschichten 5 bilden einen dielektrischen Wellenleiter 6. Die Bezugszeichen, die aus einer Zahl und einem Subskript L, U gebildet sind, die später erwähnt werden und in der Zeichnung verwendet werden, können zusammenfassend nur durch die Zahl dargestellt sein. In den Fig. 2, 3A bis 11C sind für das Verständnis der Zeich nung die Komponenten diagonal schraffiert.

Indem somit die Nebenleiterschichten 5 in einem Bereich vorgesehen sind, der von dem Paar Hauptleiterschichten 2, 3 und den Leiterstiften 4 umgeben ist, besitzt die Seitenwand ein enges Gittermuster, das durch die Leiterstifte 4 und durch die Ne benleiterschichten 5 gebildet wird, wenn es von innerhalb des dielektrischen Wel lenleiters 6 betrachtet wird, so daß elektromagnetische Wellen mit unterschiedlichen Richtungen abgeschirmt werden können. Die Nebenleiterschichten 5 sind zu den Leiterstiften 4 senkrecht und beispielsweise in ebene, schlanke Tafeln geformt.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist das Paar Hauptleiterschichten 2, 3 so angeordnet, daß das dielektrische Substrat 1 mit einer vorgegebenen Dicke a sandwichartig einge schlossen ist, wobei die Hauptleiterschichten 2, 3 auf der oberen und auf der unteren Oberfläche des dielektrischen Substrats 1 angeordnet sind, wobei diese Oberflächen wenigstens einen Bereich sandwichartig umgeben, in dem der dielektrische Wellen leiter 6 ausgebildet ist. Zwischen den Hauptleiterschichten 2 und 3 sind außerdem mehrere Leiterstifte für die elektrische Verbindung der Hauptleiterschichten 2, 3 wie etwa Loch-Leiterstifte vorgesehen, woraus die beiden Reihen von Leiterstiften 4 konfiguriert sind. In Fig. 1 sind für jeden dielektrischen Wellenleiter 6 in Richtung ihrer Dicke zwei Nebenleiterschichten 5 vorgesehen. In anderen Ausführungen könnte jedoch eine einzige Nebenleiterschicht 5 vorgesehen sein, wie in Fig. 2 gezeigt ist, in anderen Beispielen könnten drei oder mehr Nebenleiterschichten 5 vor gesehen sein. In den Fig. 3A bis 11C, die später erwähnt werden, sind die Leiterstif te 4 und die Nebenleiterschichten 5 vereinfacht, um zu verhindern, daß die Zeich nung kompliziert wird.

Die beiden Reihen von Leiterstiften 4 sind mit einem vorgegebenen Zwischenraum (Breite) b dazwischen ausgebildet und in vorgegebenen Abständen c angeordnet, die kürzer als die halbe Wellenlänge in einer Übertragungsrichtung eines Hochfre quenzsignals sind, wodurch elektrische Seitenwände des dielektrischen Wellenlei ters 6 gebildet werden.

Für die Dicke a des dielektrischen Substrats 1, d. h. für den Abstand zwischen dem Paar Hauptleiterschichten 2 und 3, besteht keine spezielle Beschränkung, die Dicke a ist jedoch zweckmäßig ungefähr gleich dem halben oder dem doppelten Zwi schenraum b (b/2 < a < 2b), wenn der dielektrische Wellenleiter im Einzelmodus verwendet wird. In dem Beispiel von Fig. 1, in dem die Dicke a ungefähr der halbe Zwischenraum b ist, wird durch die Hauptleiterschichten 2, 3 ein der H-Ebene des dielektrischen Wellenleiters entsprechender Abschnitt gebildet, ferner wird durch die Leiterstifte 4 und die Nebenleiterschichten 5 ein der E-Ebene hiervon entspre chender Abschnitt gebildet. Alternativ wird in dem Fall, in dem die Dicke a unge fähr der doppelte Zwischenraum b ist (a = 2b), ein der E-Ebene dem dielektrischen Wellenleiter entsprechender Abschnitt durch die Halbleiterschichten 2, 3 gebildet, während ein der H-Ebene hiervon entsprechender Abschnitt durch die Leiterstifte 4 und die Nebenleiterschichten 5 gebildet wird.

Der Einzelmodus ist einer der Moden von elektromagnetischen Wellen, die sich in einem dielektrischen Wellenleiter ausbreiten, deren Querschnitt senkrecht zur axia len Linie rechtwinklig ist, und wird bei der tiefsten Frequenz beobachtet, wobei die ser Modus als Normalmodus oder als TE10-Modus bezeichnet werden kann. Bei spielsweise zeigt ein im TE10-Modus sich ausbreitendes Magnetfeld wiederholt ei nen Wechsel von rechtsspiralig nach linksspiralig, wobei der der H-Ebene entspre chende Abschnitt eine Ebene ist, die zu einer Ebene parallel ist, in der das Magnet feld spiralförmig ausgebildet wird. Der der E-Ebene entsprechende Abschnitt ist ei ne Ebene, die zu dem der H-Ebene entsprechenden Abschnitt senkrecht ist. Wenn das Intervall c so bestimmt wird, daß es kleiner als die halbe Signalwellenlänge λ ist (c < λ/2), können ferner die elektrischen Wände durch die Leiterstifte 4 gebildet werden. Zweckmäßig ist der Abstand c kleiner als ein Viertel der Signalwellenlänge (c < λ/4).

Da sich eine TEM-Welle zwischen dem Paar Hauptleiterschichten 2, 3 ausbreiten kann, die zueinander parallel sind, wird dann, wenn der Abstand c der Leiterstifte 4 größer als die halbe (λ/2) Signalwellenlänge λ ist (c < λ/2), eine dem dielektrischen Wellenleiter 6 zugeführte elektromagnetische Welle zu einem Entweichen zwischen den Leiterstiften 4 veranlaßt und an einer Ausbreitung längs des in diesem Fall er zeugten künstlichen Wellenleiters gehindert. Wenn hingegen der Abstand c der Leiterstifte 4 kleiner als λ/2 ist (c < λ/2), kann sich die elektromagnetische Welle nicht in einer zum dielektrischen Wellenleiter 6 senkrechten Richtung ausbreiten, so daß sie sich in der Signalausbreitungsrichtung des dielektrischen Wellenleiters 6 ausbreitet, wobei sie reflektiert wird. Daher wird in der Konfiguration von Fig. 1 ein Bereich mit einer Querschnittsfläche a × b, der von dem Paar Hauptleiterschichten 2, 3, den beiden Reihen von Leiterstiften 4 und den Nebenleiterschichten 5 umgeben ist, als dielektrischer Wellenleiter 6 bezeichnet.

In dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel sind die Leiterstifte 4 in zwei Reihen angeord net, es ist jedoch auch möglich, die Leiterstifte 4 in vier oder sechs Reihen anzuord nen, um mittels der Leiterstifte 4 doppelte oder dreifache künstliche Leiterwände zu bilden, damit ein Entweichen elektromagnetischer Wellen aus den Leiterwänden wirksamer verhindert wird.

Da der obenerwähnte dielektrische Wellenleiter 6 eine Übertragungsleitung bildet, die auf einem dielektrischen Wellenleiter basiert, beträgt die Größe des Wellenlei ters (ε_r)^-1/2 der Größe der herkömmlichen hohlen Wellenleiter, wenn die Dielek trizitätskonstante des dielektrischen Substrats 1 mit ε_r bezeichnet wird. Daher kann die Größe des Wellenleiters um so kleiner gemacht werden, je größer die Dielek trizitätskonstante e_r eines das dielektrische Substrat 1 bildenden Materials ist, so daß der dielektrische Wellenleiter 6 eine geeignete Größe für die Verwendung als Über tragungsleitung von Mehrschicht-Verdrahtungssubstraten besitzt, die Verdrahtungen mit hoher Dichte, Gehäuse für die Unterbringung einer Halbleitervorrichtung oder zwischen Fahrzeugen verwendete Radare tragen.

Die Durchgangsleiter, die die Leiterstifte 4 bilden, sind in Abständen c angeordnet, die kleiner als die halbe Signalwellenlänge λ sind, wie oben beschrieben worden ist, wobei der Abstand c zweckmäßig ein konstanter Wiederholungsabstand ist, um eine ausreichende Übertragungseigenschaft zu verwirklichen. Offensichtlich kann jedoch der Abstand c geeignet geändert werden oder eine Kombination aus verschiedenen Abständen sein, sofern der Abstand kleiner als die halbe Signalwellenlänge λ ist (c < λ/2).

Das den obenerwähnten dielektrischen Wellenleiter bildende dielektrische Substrat 1 ist nicht besonders eingeschränkt, soweit es als Dielektrikum arbeitet und Eigen schaften besitzt, die die Übertragung von Hochfrequenzsignalen nicht stören, zweckmäßig ist jedoch das dielektrische Substrat 1 im Hinblick auf die Genauigkeit der Bildung einer Übertragungsleitung und der Einfachheit der Herstellung aus einer Keramik gebildet.

Für eine solche Keramik sind bisher Keramiken mit verschiedenen dielektrischen Konstanten bekannt gewesen, für den Zweck der Übertragung von Hochfrequenzsi gnalen durch den dielektrischen Wellenleiter gemäß der Erfindung werden jedoch paraelektrische Materialien bevorzugt. Der Grund hierfür besteht darin, daß ferro elektrische Keramiken eine hohe dielektrische Dämpfung in einem Hochfrequenz bereich bewirken, weshalb der Übertragungsverlust groß ist. Daher ist es günstig, die Dielektrizitätskonstante ε_r des dielektrischen Substrats 1 auf ungefähr 4 bis 100 zu setzen.

Gewöhnlich beträgt die Leitungsbreite einer Verdrahtungsschicht, die in Mehr schicht-Verdrahtungssubstraten, Gehäusen für die Unterbringung einer Halbleiter vorrichtung oder zwischen Fahrzeugen verwendeten Radaren gebildet ist, höchstens ungefähr 1 mm. Wenn ein Material mit einer Dielektrizitätskonstante von 100 ver wendet wird und die Leitung in der Weise verwendet wird, daß der obere Abschnitt die H-Ebene ist, d. h. wenn eine elektromagnetische Feldverteilung erzeugt wird, in der das Magnetfeld spiralförmig ausgebildet ist und zur oberen Fläche parallel ist, wird daher die verfügbare minimale Frequenz zu 15 GHz berechnet, weshalb die Leitung auch im Mikrowellenband-Bereich verwendet werden kann.

Da hingegen ein Dielektrikum, das aus einem Kunstharz gebildet ist, das im allge meinen als dielektrisches Substrat 1 verwendet wird, eine Dielektrizitätskonstante ε_r von ungefähr 2 besitzt, kann die Leitung nicht benutzt werden, solange die Frequenz nicht ungefähr 100 GHz oder mehr beträgt, wenn die Leitungsbreite 1 mm beträgt.

Solche paraelektrischen Keramiken umfassen viele Keramiken mit sehr kleinem Verlustfaktor wie etwa Aluminiumoxid und Siliciumoxid. Es können jedoch nicht alle Arten von paraelektrischen Keramiken verwendet werden. Im Fall der Verwen dung eines dielektrischen Wellenleiters wird durch einen Leiter nahezu kein Verlust erzeugt, während der Verlust bei der Signalübertragung hauptsächlich durch ein Dielektrikum verursacht wird. Ein Dämpfungsbelag α (dB/m) aufgrund eine Dielek trikums kann durch die im folgenden gezeigte Formel 1 ausgedrückt werden:

α = 27,3 × tanδ/[λ/{1 - (λ/λc)²}^1/2] (1),

wobei
tanδ: Verlustfaktor des Dielektrikums
λ: Wellenlänge im Dielektrikum
λc: Grenzwellenlänge
bedeutet.

In Übereinstimmung mit genormten Formen eines rechtwinkligen Wellenleiters (WRJ-Serie) beträgt {1 - (λ/λc)²}^1/2 im obigen Ausdruck 1 ungefähr 0,75.

Die WRJ-Serie ist ein Standard für die Größe rechtwinkliger Wellenleiter in Japan. Beispielsweise besitzt ein rechtwinkliger Wellenleiter, der WRJ-60 genannt wird, eine zu seiner Achse senkrechte Querschnittsform, die eine innere Abmessung von 3,76 mm × 1,88 mm besitzt, und wird in einem Frequenzbandbereich von 50 bis 75 GHz verwendet. Die WRJ-Serie kann durch eine WR-Serie ausgedrückt werden, die eine überarbeitete japanische Norm ist.

Um daher die Dämpfung auf einen praktisch verfügbaren Pegel des Übertragungs verlusts von -100 dB/m oder weniger zu reduzieren, muß ein Dielektrikum gewählt werden, das die Beziehung der folgenden Formel 2 erfüllt:

f × ε_r ^1/2 × tanδ ≦ 0,8 (2),

wobei f eine zu verwendende Frequenz (GHz) ist.

Ein Material des dielektrischen Substrats 1 umfaßt Aluminiumoxid-Keramik, Glas- Keramik, Aluminiumnitrid-Keramik und dergleichen. Beispielsweise wird das Substrat in der folgenden Weise hergestellt. Ein geeignetes organisches Lösungsmittel wird zu einem Pulver aus Keramikrohmaterial hinzugefügt und mit diesem ge mischt, um eine Breiform herzustellen. Das Gemisch wird unter Verwendung einer wohlbekannten Technik wie etwa des Rakelverfahrens oder des Druckwalzenver fahrens in eine lagenähnliche Form gebracht, um mehrere unbehandelte Keramikla gen zu erhalten. Diese unbehandelten Keramiklagen werden einem geeigneten Stanzprozeß unterworfen und dann laminiert. Danach wird ein Brennen bei 1500 bis 1700°C im Fall von Aluminiumoxid-Keramik, bei 850 bis 1000°C im Fall von Glas-Keramik und bei 1600 bis 1900°C im Fall von Aluminiumnitrid-Keramik aus geführt.

Das Paar Hauptleiterschichten 2, 3 wird in der folgenden Weise gebildet. Wenn das dielektrische Substrat 1 aus Aluminiumoxid-Keramik hergestellt ist, werden bei spielsweise ein Oxid wie etwa Aluminiumoxid, Siliciumoxid oder Magnesiumoxid, ein organisches Lösungsmittel und dergleichen hinzugefügt und mit dem Pulver ei nes Metalls wie etwa Wolfram vermischt, um eine pastenartige Form zu schaffen. Das Gemisch wird anschließend auf die unbearbeiteten Keramiklagen mittels der Dickfilm-Drucktechnik gedruckt, um wenigstens eine Übertragungsleitung voll ständig zu bedecken. Danach wird ein Brennen bei einer hohen Temperatur von un gefähr 1600°C ausgeführt, wodurch die Hauptleiterschichten 2, 3 mit einer Dicke von 10 bis 15 µm oder mehr gebildet werden. Als Metallpulver wird zweckmäßig Kupfer, Gold oder Silber im Fall der Glas-Keramik und Wolfram oder Molybdän im Fall der Aluminiumnitrid-Keramik verwendet. Gewöhnlich wird die Dicke der Hauptleiterschichten 2, 3 auf ungefähr 5 bis 50 µm gesetzt.

Die die Leiterstifte 4 bildenden Leiter können beispielsweise durch Loch-Leiterstif te gebildet werden. Die Leiter können eine kreisförmige Querschnittsform besitzen, die einfach hergestellt werden kann, alternativ kann eine Querschnittsform eines Polygons wie etwa eines Rechtecks oder eines Rhomboids verwendet werden. Diese Leiter werden beispielsweise durch Einbetten einer Metallpaste ähnlich derjenigen der Hauptleiterschichten 2, 3 in Durchgangslöcher, die durch Ausführen eines Stanzprozesses in einer unbearbeiteten Keramiklage gebildet werden, und dann durch Brennen der Metallpaste zusammen mit dem dielektrischen Substrat 1 gebil det. Es ist günstig, den Durchmesser dieser Leiter auf 50 bis 300 µm zu setzen.

Nun wird mit Bezug auf Fig. 2 eine Ausführung einer Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter der Erfindung, die den obenbeschriebenen dielektrischen Wellenleiter verwendet, beschrieben.

Fig. 2 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Ausführung einer Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter gemäß der Erfindung zeigt. In Fig. 2 bezeichnet das Bezugszeichen L Elemente, die zum unteren dielektrischen Wellenleiter der übereinandergestapelten dielektrischen Wellenleiter gehören, wäh rend das Bezugszeichen U Elemente bezeichnet, die zum oberen dielektrischen Wellenleiter gehören. Das Bezugszeichen 1L (1U) bezeichnet ein dielektrisches Substrat mit einer Dicke a; die Bezugszeichen 2L (2U), 3L (3U) bezeichnen ein Paar Hauptleiterschichten, die so angeordnet sind, daß das dielektrische Substrat 1L (1U) sandwichartig eingeschlossen ist; das Bezugszeichen 4L (4U) bezeichnet zwei Reihen von Leiterstiften, die mit einem vorgegebenen Zwischenraum (Breite) b da zwischen gebildet sind und in vorgegebenen Abständen c angeordnet sind, die klei ner als die halbe Wellenlänge in einer Übertragungsrichtung von Hochfrequenzsi gnalen sind, um die Hauptleiterschichten 2L (2U) und 3L (3U) elektrisch zu verbin den; das Bezugszeichen 5L (5U) bezeichnet eine Nebenleiterschicht; das Bezugs zeichen 6L (6U) bezeichnet einen dielektrischen Wellenleiter, der durch einen Be reich konfiguriert ist, der von dem Paar Hauptleiterschichten 2L (2U), 3L (3U), den beiden Reihen von Leiterstiften 4L (4U) und der Nebenleiterschicht 5L (5U) umge ben ist.

Dieses dielektrische Substrat 1L (1U), die Hauptleiterschichten 2L (2U), 3L (3U) und die Leiterstifte 4L (4U) sind in der gleichen Weise konfiguriert, wie für den obenerwähnten und in der Erfindung verwendeten dielektrischen Wellenleiter be schrieben worden ist.

Weiterhin wird ein Kopplungsfenster 7 für die elektromagnetische Kopplung zwi schen dem oberen dielektrischen Wellenleiter 6U und dem unteren dielektrischen Wellenleiter 6L in der folgenden Weise vorgesehen: der dielektrische Wellenleiter 6U und der dielektrische Wellenleiter 6L werden so übereinandergestapelt, daß die Hauptleiterschicht 3U und die Hauptleiterschicht 2L miteinander überlappen, um einen Überlappungsabschnitt zu definieren; danach wird in dem Überlappungsab schnitt der Hauptleiterschichten 3U und 2L ein geleerter Abschnitt gebildet, um das Kopplungsfenster 7 zu bilden. Der "Überlappungsabschnitt" der Hauptleiterschich ten 3U und 2L kann durch Herstellen zweier Hauptleiterschichten 3U, 2L konfigu riert werden, die in Richtung ihrer Dicke einzeln in Kontakt sind und elektrisch ver bunden sind. Andernfalls kann er durch Weglassen einer der beiden Hauptleiter schichten 3U, 2L im Überlappungsabschnitt, um den anderen zurückzulassen, und durch elektrisches Verbinden des restlichen Teils der Hauptleiterschichten 3U, 2L konfiguriert werden. Gemäß der Erfindung werden in einem Verbindungsabschnitt zwischen dem unteren dielektrischen Wellenleiter 6L und dem oberen dielektri schen Wellenleiter 6U die oberen und unteren dielektrischen Wellenleiter 6U und 6L so gestapelt, daß die obere Hauptleiterschicht 2L des unteren dielektrischen Wellenleiters 6L und die untere Hauptleiterschicht 3U des oberen dielektrischen Wellenleiters 6U teilweise miteinander überlappen, und in gegenseitigen Kontakt gebracht, wobei im Überlappungsabschnitt ein geleerter Abschnitt der Hauptleiter schicht 3U (2L), das als das Kopplungsfenster 7 dient, ausgebildet wird. Im Ergeb nis dient der geleerte Abschnitt einem elektromagnetischen Kopplungsfenster, so daß der untere dielektrische Wellenleiter 6L und der obere dielektrische Wellenlei ter 6U über dieses Kopplungsfenster 7 elektromagnetisch gekoppelt sind.

Gemäß der Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter der Erfindung sind die Eigenschaften nicht beschränkt durch die Dicke einer dielektrischen Lage, wie dies im Stand der Technik der Fall ist, in dem die Kopplung über einen Speisestift erfolgt. Beispielsweise kann ein Muster des Kopplungsfensters 7 zum Zeitpunkt des Druckens des Überlappungsabschnitts der Hauptleiterschichten 3U, 2L der beiden dielektrischen Wellenleiter 6U, 6L vor dem Laminieren unbearbeiteter Lagen, die zu den dielektrischen Substraten 1U, 1L werden, gebildet werden, so daß eine hohe Mengenleistung und eine kostengünstige Produktion verwirklicht werden können.

Ferner wird im Fall der Verwendung eines Speisestifts die gesamte Energie der sich ausbreitenden elektromagnetischen Wellen zunächst durch den Speisestift geschickt, um danach in Stromenergie umgesetzt zu werden. Da in diesem Fall der Speisestift einen gewissen Widerstand besitzt, sofern er kein Supraleiter ist, wird Wärme er zeugt, die im Verbindungsabschnitt einen Energieverlust hervorruft. Da im Gegen satz hierzu gemäß der Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter der Er findung die Energie elektromagnetischer Wellen, die sich durch den unteren dielek trischen Wellenleiter 6L ausgebreitet haben, über das Kopplungsfenster 7 direkt mit der Energie der elektromagnetischen Wellen des oberen dielektrischen Wellenleiters 6U gekoppelt wird, tritt ein Energieverlust wie oben beschrieben nicht auf.

In der Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter der Erfindung stehen im Fall der Bildung des Kopplungsfensters 7 die Position, das Profil und die Größe hiervon mit den Frequenzeigenschaften, dem Kopplungsbetrag und dem Reflexions betrag, die für die Verbindungsanordnung erforderlich sind, in einer komplizierten Beziehung. Aus diesem Grund werden Berechnungen unter Verwendung der Analy se elektromagnetischer Felder wiederholt ausgeführt, um die gewünschten Frequen zeigenschaften zu erfüllen, wobei die Position, das Profil, die Größe und derglei chen des Kopplungsfensters 7 mit den gewünschten Verbindungseigenschaften be stimmt werden.

Um am Verbindungsabschnitt des dielektrischen Wellenleiters 6U (6L) einen Ab schluß auszubilden, sind in Fig. 2 vorgesehen: eine Reihe von weiteren Leiterstiften 8U (8L), die in einem Abstand vom Zentrum 7a (siehe Fig. 3A) des Kopplungsfen sters 7 in der Übertragungsrichtung der Hochfrequenzsignale, der gleich oder kürzer als eine Signalwellenlänge ist (d ≦ λ), und in einer zur Übertragungsrichtung senk rechten Richtung in Abständen angeordnet ist, die kleiner als die halbe Signalwel lenlänge λ ist (P1 < λ/2), um die Hauptleiterschichten 2U und 3U (2L und 3L) elek trisch zu verbinden; und eine weitere Nebenleiterschicht 9U (9L), die zwischen den Hauptleiterschichten 2U und 3U (2L und 3L) parallel zu den Hauptleiterschichten 2U, 3U (2L, 3L) angeordnet ist, wobei die weitere Nebenleiterschicht mit der Ne benleiterschicht 5U (5L) und den weiteren Leiterstiften 8U (8L) elektrisch verbun den ist.

In diesem Fall ist eine von der Seite A (links in Fig. 2) des unteren dielektrischen Wellenleiters 6L eingegebene elektromagnetische Welle mit dem oberen dielektri schen Wellenleiter 6U über das Kopplungsfenster 7 gekoppelt und wird von der Seite B (rechte Seite in Fig. 2) ausgegeben. Im Zusammenhang hiermit können Po sitionen der Enden am Verbindungsabschnitt der dielektrischen Wellenleiter 6L und 6U, d. h. Positionen, an denen die weiteren Leiterstifte 8U, 8L und die weiteren Ne benleiterschichten 9U und 9L ausgebildet werden sollen, unter Verwendung der Analyse elektromagnetischer Felder entsprechend den gewünschten Eigenschaften berechnet werden. Es ist jede Position möglich, sofern die gewünschten Eigenschaf ten erfüllt sind, es ist jedoch optimal, die Positionen in einem Abstand zu setzen, der nicht länger als eine Leiterwellenlänge vom Zentrum 7a des Kopplungsfensters 7 in Übertragungsrichtung ist (d ≦ λ). Anhand der Positionen der weiteren Leiterstifte 8U, 8L und der Nebenleiterschichten 9U, 9L an den Enden längs der Übertragungs richtung wird eine Phase im Zentrum 7a des Kopplungsfensters 7 eingestellt. Der Grund, weshalb in der Übertragungsrichtung eine Position in einem Abstand, der nicht länger als die Leiterwellenlänge vom Zentrum 7a ist, welches eine Mittelposi tion der Länge w des Kopplungsfensters längs der Übertragungsrichtung ist, für eine Position längs der Übertragungsrichtung der weiteren Leiterstifte optimal ist, besteht darin, daß die Phase im Zentrum (7a) bei jeder Leiterwellenlänge λg wiederholt wird.

Derartige Abschlußabschnitte der dielektrischen Wellenleiter 6U, 6L in Form der weiteren Leiterstifte 8U, 8L und der weiteren Nebenleiterschichten 9U, 9L können für diesen Zweck vorgesehen werden, sie müssen jedoch nicht notwendigerweise vorgesehen werden. In dem Fall, in dem die weiteren Leiterstifte 8U und die Neben leiterschichten 9U am Ende des dielektrischen Wellenleiters 6U gebildet werden, während die Leiterstifte 8L und die Nebenleiterschichten 9L am Ende des dielektri schen Wellenleiters 6L nicht gebildet werden, wird beispielsweise eine elektroma gnetische Welle, die von der Seite A des dielektrischen Wellenleiters 6L eingegeben wird, am Kopplungsfenster 7 verzweigt, um teilweise von der Seite B des dielektri schen Wellenleiters 6U ausgegeben zu werden und teilweise mit dem dielektrischen Wellenleiter 6L gekoppelt zu werden, um sich in der Richtung C (Richtung nach rechts in Fig. 2) auszubreiten. Mit anderen Worten, dieser Fall entspricht einer Ver zweigungsschaltung, in der eine elektromagnetische Welle in obere und untere Wellenleiter verzweigt wird.

Alternativ wird in dem Fall, in dem die Leiterstifte 8L und die Nebenleiterschicht 9L am Ende des dielektrischen Wellenleiters 6L gebildet sind, während die Leiter stifte 8U und die Nebenleiterschicht 9U an der Abschlußfläche des dielektrischen Wellenleiters 6U nicht gebildet sind, eine von der Seite A des dielektrischen Wel lenleiters 6L eingegebene elektromagnetische Welle über das Durchgangsfenster 7 vollständig mit dem dielektrischen Wellenleiter 6U gekoppelt und dann in der Richtung der Seite B des dielektrischen Wellenleiters 6U und in der Richtung der Seite D (Richtung nach links in Fig. 2) des dielektrischen Wellenleiters 6U ver zweigt und ausgebreitet. Mit anderen Worten, dieser Fall entspricht einer Verzwei gungsschaltung in dem oberen dielektrischen Wellenleiter.

Als nächstes werden Beispiele der Verbindungsanordnung für dielektrische Wellen leiter der Erfindung in den Fig. 3 bis 7 veranschaulicht.

Von den Fig. 3 bis 7 sind die Fig. 3A bis 7A schematische perspektivische Ansich ten einer Verbindungsanordnung, während die Fig. 3B bis 7B Diagramme sind, die Frequenzeigenschaften der Übertragungseigenschaften der Verbindungsanordnung zeigen. In den Diagrammen der Fig. 3B bis 7B bezeichnet die horizontale Achse die Frequenz (GHz), bezeichnet die vertikale Achse einen S-Parameter (dB) und stellen die Kennlinien S₁₁ (Reflexion) und S₂₁ (Durchlassung) unter den S-Parametern dar. In jeder perspektivischen Ansicht sind die gleichen Elemente mit den gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 1 und 2 bezeichnet, wobei ein offenes Ende des di elektrischen Wellenleiters 6L (6U) und das Kopplungsfenster 7 diagonal schraffiert sind, die Leiterstifte 4L (4U) und die weiteren Leiterstifte 8L (8U) vereinfacht sind und die Darstellung der Nebenleiterschichten 5L, 5U und der weiteren Nebenleiter schichten 9U, 9L weggelassen sind. Die Übertragungseigenschaften werden durch Simulation bestimmt.

Zunächst zeigt Fig. 3 ein Beispiel, bei dem die Dicke des dielektrischen Substrats 1L (1U) 0,6 mm beträgt, der Zwischenraum (Breite) b der Leiterstifte 4L (4U) 1,456 mm beträgt, ein Abstand d vom Zentrum 7a des Kopplungsfensters 7 zur Rei he von weiteren Leiterstiften 8L (8U) 1,2 mm beträgt, die Breite des Kopplungs fensters 7 gleich dem Zwischenraum (Breite) b der Leiterstifte 4L (4U) ist und eine Länge w in Übertragungsrichtung des Kopplungsfensters 7 0,4 mm beträgt. Wie aus Fig. 3B hervorgeht, wird in diesem Beispiel die beste Übertragung bei der Frequenz von 77,5 GHz erhalten. Die Reflexion bei der besten Übertragung beträgt jedoch ungefähr -9 dB, was Raum für eine Verbesserung läßt.

Wie in Fig. 4 gezeigt ist, werden angesichts der obigen Beschreibung in dem Fall, in dem die Länge w auf 1,2 mm verlängert ist, während die Dicke a der Zwischenraum (Breite) b und der Abstand d gleich jenen von Fig. 3 sind, die elektromagnetischen Wellen mit einer weiten Bandbreite von 70 GHz bis 82 GHz mit ausreichenden Ei genschaften, d. h. mit einer Reflexion von nicht mehr als -15 dB, durchgelassen.

Fig. 5 zeigt ein Beispiel, in dem die Dicke a 1,456 mm beträgt, der Zwischenraum (Breite) b 0,6 mm beträgt, die Länge w 1,2 mm beträgt und die Grenzen des Kopp lungsfensters 7 so bemessen sind, daß sie im wesentlichen mit den Positionen der Enden der dielektrischen Wellenleiter 6L, 6U übereinstimmen (d = w/2). Die Rich tung des elektrischen Feldes ist horizontal und die Hauptleiterschichten 2L, 3L; 2U, 3U bilden die E-Ebenen. In diesem Beispiel wird die beste Durchlassung der elek tromagnetischen Wellen bei einer Frequenz von 83 GHz erhalten, das die Übertra gung erlaubende Frequenzband ist jedoch nicht so ausgedehnt.

Fig. 6 zeigt ein Beispiel, in dem die Breite e des Kopplungsfensters 7 auf 0,2 mm gesetzt ist, während die Dicke a, der Zwischenraum (Breite) b und die Länge w gleich jenen in Fig. 5 sind. In diesem Beispiel wird die beste Durchlassung der elektromagnetischen Wellen bei einer Frequenz von 66 GHz erhalten, wobei das die Übertragung ermöglichende Frequenzband etwas weiter als dasjenige in Fig. 5 ist.

Fig. 7 zeigt ein Beispiel, in dem die Länge w auf 2,4 mm erhöht ist, während die Dicke a, der Zwischenraum (Breite) b und die Breite e gleich jenen von Fig. 6 sind. In diesem Beispiel ist angegeben, daß die elektromagnetischen Wellen in einem breiten Frequenzband von 70 GHz bis 80 GHz übertragen werden können.

Dadurch wird bestätigt, daß gemäß der Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter der Erfindung durch Ändern des Profils und der Größe des Kopplungs fensters eine Frequenzeigenschaft einer elektromagnetischen Welle eines Hochfre quenzsignals, die durch den Verbindungsabschnitt durchgelassen wird, auf einen gewünschten Wert geändert werden kann.

Die Erfindung ist nicht auf die obenbeschriebenen Ausführungen eingeschränkt, sondern kann innerhalb des Umfangs der Erfindung geändert oder abgewandelt werden. Beispielsweise breiten sich elektromagnetische Wellen in dem unteren di elektrischen Wellenleiter 6L und in dem oberen dielektrischen Wellenleiter 6U in den obigen Ausführungen in derselben Richtung aus, die elektromagnetischen Wel len können sich jedoch in entgegengesetzten Richtungen ausbreiten, indem Enden der dielektrischen Wellenleiter 6L und 6U auf derselben Seite des Verbindungsab schnitts vorgesehen werden. Darüber hinaus können die dielektrischen Wellenleiter 6L und 6U so ausgebildet werden, daß sie sich unter einem beliebigen Winkel schneiden. In diesem Fall ist es durch Anpassen der Hauptleiterschichten 2L, 3L (2U, 3U) an die H-Ebenen möglich, eine ähnliche Funktion wie jene eines Bethe- Loch-Richtungskopplers im herkömmlichen Wellenleiter zu erhalten.

Ferner kann das Profil des Kopplungsfensters 7 kreisförmig, polygonförmig und dergleichen sein oder verschmälert und verlängert sein, so daß es eine sogenannte Schlitzform besitzt. Außerdem kann das Kopplungsfensters 7 mehrfach ausgebildet sein.

Das Querschnittsprofil der mehreren Leiter, die die Leiterstifte 4L, 4U bilden, kann außer der Kreisform wie in Fig. 2 gezeigt auch ovale, dreieckige, rechteckige, poly gonförmige oder plattenförmige Formen besitzen.

Als nächstes ist in Fig. 8 eine weitere Ausführung der Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter gemäß der Erfindung gezeigt.

In der Verbindungsanordnung von Fig. 8 ist ein dielektrischer Wellenleiter über ei nen Endabschnitt des anderen dielektrischen Wellenleiters gestapelt, so daß sich Übertragungsrichtungen für Hochfrequenzsignale in rechten Winkeln schneiden. Fig. 8A ist eine perspektivische Explosionsansicht, die dielektrische Wellenleiter zeigt, bevor sie verbunden sind, während Fig. 8B eine perspektivische Ansicht ist, die die dielektrischen Wellenleiter nach ihrer Verbindung zeigt und Fig. 8C eine perspektivische Ansicht ist, die die dielektrischen Wellenleiter zeigt, die für ein ein facheres Verständnis nur in Umrissen gezeigt sind. In diesen Zeichnungen sind die gleichen Elemente mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet, ferner ist die Darstellung des dielektrischen Substrats weggelassen. Die Hauptleiterschicht 2 ist perspektivisch und teilweise aufgeschnitten gezeigt.

In Fig. 8 bezeichnen die Bezugszeichen 2, 3 ein Paar Hauptleiterschichten, bezeich net das Bezugszeichen 4 zwei Reihen von Leiterstiften, bezeichnet das Bezugszei chen 5 eine Nebenleiterschicht und bezeichnen die Bezugszeichen 6A, 6B dielektri sche Wellenleiter. Diese beiden dielektrischen Wellenleiter 6A, 6B sind so angeord net, daß die Hochfrequenzsignal-Übertragungsrichtungen hiervon sich in rechten Winkeln schneiden und eine der Hauptleiterschichten 2, 3 eines dielektrischen Wellenleiters und eine der Hauptleiterschichten 2, 3 des anderen dielektrischen Wellenleiters miteinander überlappen. In dieser Ausführung überlappen die obere Hauptleiterschicht 2 des dielektrischen Wellenleiters 6A und die untere Hauptleiter schicht 3 des dielektrischen Wellenleiters 6B miteinander. In dem Abschnitt, in dem die Hauptleiterschichten 2, 3 miteinander überlappen, sind beide Hauptleiterschich ten 2, 3 mit einem Kopplungsfenster 7 versehen, das ein Abschnitt ohne Leiter ist (diagonal schraffiert in den Hauptleiterschichten 2, 3).

Zweckmäßig wird in dem Fall, in dem die Hauptleiterschicht 2 des dielektrischen Wellenleiters 6A und die Hauptleiterschicht 3 des dielektrischen Wellenleiters 6B gemeinsam im Überlappungsabschnitt ausgebildet sind und das Kopplungsfenster 7 in dieser gemeinsamen Hauptleiterschicht ausgebildet ist, eine ausgezeichnete Übertragungseigenschaft des Hochfrequenzsignals im Verbindungsabschnitt erhal ten. Außerdem ist in dieser Ausführung ein dielektrischer Wellenleiter 6B mit dem Endabschnitt des anderen dielektrischen Wellenleiters 6A verbunden, ferner ist der dielektrische Wellenleiter 6A mit einer Reihe von weiteren Leiterstiften 8 und mit den weiteren Nebenleiterschichten 9 für die Bildung einer Abschlußfläche versehen. Die Reihe von weiteren Leiterstiften 8 ist in einem Abstand vom Zentrum des Kopplungsfensters in Übertragungsrichtung, der nicht länger als die Leiterwellen länge des Hochfrequenzsignals ist, ausgebildet, um die Hauptleiterschichten 2 und 3 elektrisch zu verbinden, wobei die weiteren Leiterstifte in Abständen angeordnet sind, die kleiner als die halbe Signalwellenlänge in einer zur Übertragungsrichtung des dielektrischen Wellenleiters 6A senkrechten Richtung ist. Die weiteren Neben leiterschichten 9 sind zwischen den Hauptleiterschichten 2 und 3 so angeordnet, daß sie zu den Hauptleiterschichten parallel sind, und mit den Nebenleiterschichten 5 und mit der Reihe der weiteren Leiterstifte 8 elektrisch verbunden. Wie oben be schrieben worden ist, sind die beiden dielektrischen Wellenleiter 6A, 6B in der Wei se übereinandergestapelt, daß sich die Leitungen 6A und 6B rechtwinklig schneiden und eine der Hauptleiterschichten 2, 3 eines dielektrischen Wellenleiters und eine der Hauptleiterschichten 2, 3 des anderen dielektrischen Wellenleiters miteinander überlappen, wobei das Kopplungsfenster 7 in dem Abschnitt vorgesehen ist, in dem die Hauptleiterschichten 2 und 3 miteinander überlappen. Im Ergebnis sind die bei den dielektrischen Wellenleiter 6A und 6B über das Kopplungsfenster 7 elektroma gnetisch gekoppelt. Weiterhin bilden in dieser Ausführung die dielektrischen Wel lenleiter eine T-förmige Verzweigungsstruktur, so daß die von einem Anschluß 10 des dielektrischen Wellenleiters 6A eingegebenen Hochfrequenzsignale an die di elektrischen Wellenleiter 6B über das Kopplungsfenster 7 übertragen werden und dabei in zwei Richtungen mit derselben Phase verzweigt werden und von jeweiligen Anschlüssen 11, 12 ausgegeben werden.

Selbst wenn der dielektrische Wellenleiter 6A nicht mit der Reihe von weiteren Leiterstiften 8 und mit den weiteren Nebenleiterschichten 9 versehen ist, kann eine kreuzförmige Verzweigungsstruktur des dielektrischen Wellenleiters konfiguriert werden, falls der dielektrische Wellenleiter 6A und der dielektrische Wellenleiter 6B in der Mitte miteinander verbunden sind. In diesem Fall werden Hochfrequenz signale, die vom Anschluß 10 des dielektrischen Wellenleiters 6A eingegeben wer den, übertragen und dabei unterteilt in Signale, die längs des dielektrischen Wellen leiters 6A übertragen werden sollen; und in Signale, die sich durch das Kopplungs fenster 7 zum dielektrischen Wellenleiter 6B ausbreiten, um in zwei Richtungen verzweigt und mit derselben Phase an die Anschlüsse 11, 12 übertragen zu werden. Dadurch wird eine Verzweigungsstruktur des dielektrischen Wellenleiters gebildet, die eine einzige Leitung in drei Leitungen verzweigen kann, die sich rechtwinklig schneiden.

Gemäß der Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter der Erfindung werden die Eigenschaften nicht durch die Dicke des dielektrischen Substrats 1 wie im Fall der herkömmlichen Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter, in denen die Kopplung durch einen Speisestift erzielt wird, beschränkt. Ferner kann vor dem Laminieren von das dielektrische Substrat 1 bildenden unbearbeiteten La gen ein Muster des Kopplungsfensters 7 beim Drucken des Abschnitts der Hauptlei terschichten 2, 3, in dem die beiden dielektrischen Wellenleiter 6A, 6B überlappen, gebildet werden. Daher wird die Mengenleistung hoch und werden die Produktions kosten gesenkt.

Außerdem wird gemäß der Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter der Erfindung die elektromagnetische Energie, die sich längs des einen dielektri schen Wellenleiters 6A ausbreitet, über das Kopplungsfenster 7 direkt mit der elek tromagnetischen Energie des anderen dielektrischen Wellenleiters 6B gekoppelt, weshalb ein Energieverlust wie etwa eine Wärmeerzeugung oder dergleichen auf grund eines Widerstandselements nicht auftritt und eine Verbindungsanordnung, die einen geringen Übertragungsverlust und gute Übertragungseigenschaften besitzt, verwirklicht wird.

Wenn in der Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter der Erfindung das Kopplungsfenster 7 gebildet wird, stehen seine Position, sein Profil und seine Größe mit den Frequenzeigenschaften, dem Kopplungsbetrag und dem Reflexions betrag, die für die Verbindungsanordnung gefordert sind, in einer komplizierten Beziehung. Um daher die gewünschte Frequenzeigenschaft zu erfüllen, werden wiederholt Berechnungen unter Verwendung der Analyse für elektromagnetische Felder ausgeführt, um die Position, das Profil, die Größe und dergleichen des Kopplungsfensters 7 mit der gewünschten Verbindungseigenschaft zu bestimmen.

Wenn ferner in der Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter der Erfin dung die Reihe der weiteren Leiterstifte 8 und die weiteren Nebenleiterschichten 9 wie im Fall des in Fig. 8 gezeigten dielektrischen Wellenleiters 6B vorgesehen sind, können deren Positionen durch eine elektromagnetische Analyse gemäß einer ge forderten Eigenschaft bestimmt werden. Jede Position ist möglich, sofern die gefor derte Eigenschaft erfüllt wird, die am meisten bevorzugte Position liegt jedoch in nerhalb eines Abstandes vom Zentrum des Kopplungsfensters 7, der nicht länger als die Leiterwellenlänge ist. Der Grund hierfür besteht darin, daß eine Phase im Zentrum des Kopplungsfensters 7 durch die Position der Abschlußfläche eingestellt wird und die Phase bei jeder Leiterwellenlänge λg wiederholt wird.

Ferner ist das Ende des dielektrischen Wellenleiters 6A, die durch die weiteren Leiterstifte 8 und die weiteren Nebenleiterschichten 9 gebildet ist, entsprechend ih rem Zweck und nicht notwendigerweise wie oben beschrieben beschaffen. Außer dem kann ein solcher Abschluß in dem dielektrischen Wellenleiter 6B vorgesehen sein, wenn dies notwendig sein sollte. Beispielsweise wird in dem Fall, in dem der dielektrische Wellenleiter 6B auch mit der Reihe der weiteren Leiterstifte 8 und mit den weiteren Nebenleiterschichten 9 auf seiten des Anschlusses 11 versehen ist, um einen Abschluß zu bilden, während der dielektrische Wellenleiter 6A mit der Ab schlußfläche wie in Fig. 8 gezeigt versehen ist, eine vom Anschluß 10 des dielektri schen Wellenleiters 6A eingegebene elektromagnetische Welle an den dielektri schen Wellenleiter 6B durch das Kopplungsfenster 7 übertragen und dann vom An schluß 12 des dielektrischen Wellenleiters 6B ausgegeben. Das heißt, daß in diesem Fall eine Verbindungsanordnung geschaffen wird, in der der untere dielektrische Wellenleiter 6A und der obere dielektrische Wellenleiter 6B in L-Form verbunden sind.

Als nächstes ist in Fig. 9 eine nochmals weitere Ausführung der Verbindungsanord nung für dielektrische Wellenleiter gemäß der Erfindung gezeigt.

Fig. 9 zeigt eine Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter, die ähnlich derjenigen der in Fig. 8 gezeigten Ausführung ist, die Breite des unteren dielektri schen Wellenleiters und die Breite des Kopplungsfensters sind jedoch am Verbin dungsabschnitt größer. Fig. 9A ist eine perspektivische Explosionsansicht, die di elektrische Wellenleiter vor ihrer Verbindung zeigt, Fig. 9B ist eine perspektivische Ansicht, die die dielektrischen Wellenleiter nach ihrer Verbindung zeigt, und Fig. 9C ist eine perspektivische Ansicht, die die dielektrischen Wellenleiter zeigt, die für ein einfacheres Verständnis nur in Umrissen gezeigt sind. Auch in diesen Zeichnungen sind dieselben Elemente mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 und 8 bezeichnet. Die Hauptleiterschicht 2 ist perspektivisch gezeigt und teilweise aufgeschnitten.

In Fig. 9 bezeichnen die Bezugszeichen 2, 3 ein Paar Hauptleiterschichten, das Be zugszeichen 4 bezeichnet zwei Reihen von Leiterstiften, das Bezugszeichen 5 be zeichnet eine Nebenleiterschicht und die Bezugszeichen 6A, 6B bezeichnen dielektrische Wellenleiter. Diese beiden dielektrischen Wellenleiter 6A, 6B sind so ange ordnet, daß sich Hochfrequenzsignal-Übertragungsrichtungen hiervon rechtwinklig schneiden und eine der Hauptleiterschichten 2, 3 eines dielektrischen Wellenleiters und eine der Hauptleiterschichten 2, 3 des anderen dielektrischen Wellenleiters miteinander überlappen. In dieser Ausführung überlappen die obere Hauptleiter schicht 2 des dielektrischen Wellenleiters 6A und die untere Hauptleiterschicht 3 des dielektrischen Wellenleiters 6B miteinander. Das Bezugszeichen 8 bezeichnet eine Reihe von weiteren Leiterstiften, das Bezugszeichen 9 bezeichnet eine weitere Nebenleiterschicht und die Bezugszeichen 10 bis 12 bezeichnen Anschlüsse.

In dieser Ausführung ist die Breite der beiden Reihen von Leiterstiften 4 des unteren dielektrischen Wellenleiters 6A im Vergleich zu der vorgegebenen Breite ("b", in Fig. 1 gezeigt) in dem Teil, in dem die dielektrische Wellenleiter 6A und 6B mitein ander überlappen, größer. Außerdem sind in dem Überlappungabschnitt die beiden Hauptleiterschichten 2, 3 mit einem Kopplungsfenster 7 versehen, das ein Abschnitt ohne Leiter ist (in den Hauptleiterschichten 2, 3 diagonal schraffiert). Ferner ist die Breite des Kopplungsfensters 7, d. h. die Abmessung der Öffnung in Breitenrichtung der Leiterstifte 4 der dielektrischen Wellenleiter 6A in dieser Ausführung größer, so daß sie mit der Breite der beiden Reihen von Leiterstiften 4 des dielektrischen Wel lenleiters 6A übereinstimmt.

Im Ergebnis sind die beiden dielektrischen Wellenleiter 6A, 6B miteinander ver bunden und dabei über das Kopplungsfenster 7 elektromagnetisch gekoppelt. Durch approximatives Ändern der Breite des Verbindungsabschnitts der dielektrischen Wellenleiter 6A und 6B oder der Breite in Breitenrichtung der beiden Reihen von Leiterstiften 4 des dielektrischen Wellenleiters 6A in dieser Ausführung und der Größe des Kopplungsfensters 7 kann die Reflexion eines Hochfrequenzsignals am Verbindungsabschnitt der dielektrischen Wellenleiter 6A und 6B reduziert werden, um eine Verbindungsanordnung mit niedrigen Verlusten zu erhalten.

Die Konfiguration, in der die Breite der beiden Reihen von Leiterstiften 4 weiter als die vorgegebene Breite b im Überlappungsbereich der dielektrischen Wellenleiter 6A und 6B ist, könnte auf den unteren dielektrischen Wellenleiter 6A nicht an wendbar sein, jedoch auf den oberen dielektrischen Wellenleiter 6B, oder könnte auf beide dielektrische Wellenleiter 6A, 6B anwendbar sein. Wenn die Breite der beiden Reihen von Leiterstiften 4 weiter als die vorgegebene Breite B gemacht wird, kann die erweiterte Breite in den Bereich von der einfachen bis zur doppelten vorgegebenen Breite b gesetzt werden.

Als nächstes ist in Fig. 10 eine nochmals weitere Ausführung der Verbindungsan ordnung für dielektrische Wellenleiter gemäß der Erfindung gezeigt.

Fig. 10 zeigt eine Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter ähnlich der in Fig. 8 gezeigten Ausführung, die Dicke der unteren dielektrischen Wellenleiter am Verbindungsabschnitt ist jedoch dünner hergestellt. Fig. 10A ist eine perspekti vische Explosionsansicht, die dielektrische Wellenleiter vor ihrer Verbindung zeigt, Fig. 10B ist eine perspektivische Ansicht, die die dielektrischen Wellenleiter nach ihrer Verbindung zeigt, und Fig. 10C ist eine perspektivische Ansicht, die die di elektrischen Wellenleiter zeigt, die für ein einfacheres Verständnis nur in Umrissen gezeigt sind. In diesen Figuren sind dieselben Elemente mit denselben Bezugszei chen wie in den Fig. 1, 8 und 9 bezeichnet, ferner ist die Darstellung des dielektri schen Substrats weggelassen. Die Hauptleiterschicht 2 ist perspektivisch gezeigt und teilweise aufgeschnitten.

In Fig. 10 bezeichnen die Bezugszeichen 2, 3 ein Paar Hauptleiterschichten, das Be zugszeichen 4 bezeichnet zwei Reihen von Leiterstiften, das Bezugszeichen 5 be zeichnet eine Nebenleiterschicht und die Bezugszeichen 6A, 6B bezeichnen dielek trische Wellenleiter. Diese beiden dielektrischen Wellenleiter 6A, 6B sind so ange ordnet, daß sich die Hochfrequenzsignal-Übertragungsrichtungen hiervon recht winklig schneiden und eine der Hauptleiterschichten 2, 3 eines dielektrischen Wel lenleiters und eine der Hauptleiterschichten 2, 3 des anderen dielektrischen Wellen leiters miteinander überlappen. In dieser Ausführung überlappen die obere Hauptlei terschicht 2 des dielektrischen Wellenleiters 6A und die untere Hauptleiterschicht 3 des dielektrischen Wellenleiters 6B miteinander. Das Bezugszeichen 7 bezeichnet ein Kopplungsfenster, das Bezugszeichen 8 bezeichnet eine Reihe von weiteren Leiterstiften, das Bezugszeichen 9 bezeichnet eine weitere Nebenleiterschicht und die Bezugszeichen 10 bis 12 bezeichnen Anschlüsse.

In dieser Ausführung ist die Hauptleiterschicht 2 des dielektrischen Wellenleiters 6A so ausgebildet, daß sie eine Stufe aufweist, so daß die Hauptleiterschicht 2 im Überlappungsabschnitt der dielektrischen Wellenleiter 6A, 6B näher an die Haupt leiterschicht 3 heranrückt. Im Ergebnis wird die Dicke des dielektrischen Wellenlei ters 6A dünner gemacht, d. h. der Abstand zwischen dem Paar Hauptleiterschichten 2, 3 (Abstand zwischen der Hauptleiterschicht 3 des dielektrischen Wellenleiters 6A und der Hauptleiterschicht 3 des dielektrischen Wellenleiters 6B in dem Fall, in dem die Hauptleiterschicht 2 des dielektrischen Wellenleiters 6A und die Hauptleiter schicht 3 des dielektrischen Wellenleiters 6B gemeinsam ausgebildet sind) wird kleiner als im übrigen Teil ("a", in Fig. 1 gezeigt) gemacht.

Die Verbindung zwischen den Stufen der Hauptleiterschicht 2 mit unterschiedlichen Höhen (oder zwischen der Hauptleiterschicht 2 des dielektrischen Wellenleiters 6A und der Hauptleiterschicht 2 des dielektrischen Wellenleiters 6B) kann elektrisch mittels einer Leiterschicht erzielt werden, die in Höhenrichtung ausgebildet ist, wie in Fig. 10 gezeigt ist, oder mittels einer Hauptleiterschicht, die Leiterstifte verbindet und später beschrieben wird.

Im Ergebnis werden diese beiden dielektrischen Wellenleiter 6A und 6B miteinan der verbunden, wobei sie über das Kopplungsfenster 7 elektromagnetisch gekoppelt sind. Dadurch wird die Dicke in der Nähe des Verbindungsabschnitts der dielektri schen Wellenleiter geeignet geändert oder insbesondere wird der Abstand zwischen dem Paar Hauptleiterschichten 2, 3 kleiner als der übrige Teil gemacht, indem die Hauptleiterschicht 2 des dielektrischen Wellenleiters 6A in dieser Ausführung mit einer Höhendifferenz ausgebildet wird. Als Ergebnis hiervon kann die Reflexion des Hochfrequenzsignals am Verbindungsabschnitt der dielektrischen Wellenleiter 6A, 6B reduziert werden und eine Verbindungsanordnung mit niedrigen Verlusten erhal ten werden.

Als nächstes ist in den Fig. 11 eine weitere Ausführung der Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter gemäß der Erfindung gezeigt.

Die Fig. 11 zeigen eine Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter ähn lich der in den Fig. 8 gezeigten Ausführung, die Dicke des oberen dielektrischen Wellenleiters am Verbindungsabschnitt ist jedoch dünner ausgebildet. Fig. 11A ist eine perspektivische Explosionsansicht, die dielektrische Wellenleiter vor ihrer Verbindung zeigt, Fig. 11B ist eine perspektivische Ansicht, die die dielektrischen Wellenleiter nach ihrer Verbindung zeigt; und Fig. 11C ist eine perspektivische Ansicht, die die dielektrischen Wellenleiter zeigt, die für ein einfacheres Verständ nis nur in Umrissen gezeigt sind. In diesen Figuren sind dieselben Elemente mit denselben Bezugszeichen wie in den Fig. 1, 8 bis 10 bezeichnet, wobei die Darstellung des dielektrischen Substrats weggelassen ist. Die Hauptleiterschicht 2 ist per spektivisch gezeigt, wobei sie teilweise aufgeschnitten ist.

In Fig. 11 bezeichnen die Bezugszeichen 2, 3 ein Paar Hauptleiterschichten, das Be zugszeichen 4 bezeichnet zwei Reihen von Leiterstiften, das Bezugszeichen 5 be zeichnet eine Nebenleiterschicht und die Bezugszeichen 6A, 6B bezeichnen dielek trische Wellenleiter. Diese beiden dielektrischen Wellenleiter 6A, 6B sind so ange ordnet, daß die Hochfrequenzsignal-Übertragungsrichtungen hiervon sich recht winklig schneiden und eine der Hauptleiterschichten 2, 3 eines dielektrischen Wel lenleiters und eine der Hauptleiterschichten 2, 3 des anderen dielektrischen Wellen leiters miteinander überlappen. In dieser Ausführung überlappen die obere Hauptlei terschicht 2 des dielektrischen Wellenleiters 6A und die untere Hauptleiterschicht 3 des dielektrischen Wellenleiters 6B miteinander. Das Bezugszeichen 7 bezeichnet ein Kopplungsfenster, das Bezugszeichen 8 bezeichnet eine Reihe von weiteren Leiterstiften, das Bezugszeichen 9 bezeichnet eine weitere Nebenleiterschicht und die Bezugszeichen 10 bis 12 bezeichnen Anschlüsse.

In dieser Ausführung ist die Hauptleiterschicht 2 des oberen dielektrischen Wellen leiters 6B so ausgebildet, daß sie eine Stufe aufweist, so daß die Hauptleiterschicht 2 im Überlappungsabschnitt der dielektrischen Wellenleiter 6A, 6B näher an die Hauptleiterschicht 3 heranrückt. Im Ergebnis wird die Dicke des dielektrischen Wellenleiters 6B dünner gemacht, d. h. der Abstand zwischen dem Paar Hauptleiter schichten 2, 3 wird kleiner als der restliche Teil ("a", in Fig. 1 gezeigt) gemacht.

Die Hauptleiterschicht 2 ist am Verbindungsabschnitt der dielektrischen Wellenlei ter 6A, 6B in einer Ebene ausgebildet, die von derjenigen des restlichen Teils der Hauptleiterschicht 2 verschieden ist, insbesondere in der Ebene einer der Nebenlei terschichten 5. Außerdem sind die Hauptleiterschicht 2 am Verbindungsabschnitt und die Hauptleiterschicht 2 im restlichen Teil über die die Hauptleiterschichten verbindenden Leiterstifte 13 elektrisch miteinander verbunden. Diese die Hauptlei terschichten verbindenden Leiterstifte 13 sind ähnlich wie die Leiterstifte 4 und die weiteren Leiterstifte 8 in einer zur Übertragungsrichtung des dielektrischen Wellen leiters 6B senkrechten Richtung in Wiederholungsabständen ausgebildet, die kleiner als die halbe Signalwellenlänge sind, so daß die Hauptleiterschichten 2 mit unter schiedlichen Höhen miteinander elektrisch verbunden werden können.

Anstelle der die Hauptleiterschichten verbindenden Leiterstifte 13 können die Hauptleiterschichten 2 mit unterschiedlichen Höhen miteinander über einen in Hö henrichtung ausgebildeten Hauptleiter verbunden sein.

Als Ergebnis hiervon sind die beiden dielektrischen Wellenleiter 6A, 6B miteinan der verbunden und über das Kopplungsfenster 7 elektromagnetisch gekoppelt. In dieser Weise wird durch approximatives Ändern der Dicke in der Umgebung des Verbindungsabschnitts der dielektrischen Wellenleiter oder insbesondere in dieser Ausführung durch Bilden des Hauptleiters 2 des dielektrischen Wellenleiters 6B in der Weise, daß eine Höhendifferenz entsteht, um dadurch den Abstand zwischen dem Paar Hauptleiterschichten 2 und 3 kleiner als die anderen Abschnitte zu ma chen, die Reflexion des Hochfrequenzsignals am Verbindungsabschnitt der dielek trischen Wellenleiter 6A, 6B reduziert, ferner wird eine Verbindungsanordnung mit niedrigen Verlusten erhalten.

Wie oben beschrieben worden ist, kann die Konfiguration, in der im Überlappungs abschnitt der dielektrischen Wellenleiter 6A, 6B ein Abstand zwischen dem Paar Hauptleiterschichten 2, 3 kleiner als im restlichen Teil gemacht ist, auf den oberen dielektrischen Wellenleiter 6A und/oder auf den unteren dielektrischen Wellenleiter 6B angewendet werden. Außerdem kann der Abstand zwischen dem Paar Hauptlei terschichten 2 und 3 durch Ändern der Höhe der Hauptleiterschicht 3 des unteren dielektrischen Wellenleiters 6A und/oder der Höhe der Hauptleiterschicht 3 des obe ren dielektrischen Wellenleiters 6B geändert werden.

Wenn der Abstand zwischen dem Paar Hauptleiterschichten 2, 3 kleiner als derjeni ge des restlichen Teils 09599 00070 552 001000280000000200012000285910948800040 0002019918567 00004 09480im Verbindungsabschnitt gemacht wird, kann der reduzierte Abstand im Bereich der halben oder der einfachen vorgegebenen Dicke a gesetzt werden.

In einem konkreten Beispiel, das auf die Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter der Erfindung bezogen ist, die die in Fig. 8 gezeigte Konfiguration besitzt, wurden Frequenzeigenschaften des Pegels und der Phase von S-Parametern als eine Übertragungseigenschaft einer eine T-förmige Verzweigung enthaltenden Leitung gemäß der Methode finiter Elemente berechnet. Die Frequenzeigenschaften der S-Parameter wurden berechnet, wobei als Materialien der Hauptleiterschichten 2, 3 und der Leiterstifte reines Kupfer mit einer Leitfähigkeit von 5,8 × 10⁷ (1/Ωm) verwendet wurde und für das dielektrische Substrat ein gesinterter Glaskeramikkörper verwendet wurde, der eine relative Dielektrizitätskonstante von 5 und ein Ver lustfaktor von 0,001 besitzt und der durch Brennen von 75 Gew.-% von Borsilikat- Glas und 25 Gew.-% Aluminiumoxid hergestellt wurde, wobei die Dicke des dielek trischen Substrats 1 auf a = 0,62 mm gesetzt wurde, der Durchmesser der Leiterstif te auf 0,1 mm gesetzt wurde, die Wiederholungsabstände der Leiterstifte 4 auf c = 0,25 mm gesetzt wurden, die vorgegebene Breite der Leiterstifte 4 auf b = 1,2 mm gesetzt wurde und die Länge der Leitung auf 2,25 mm gesetzt wurde.

Die Nebenleiterschichten 5 wurden an den Positionen von 0,154 mm, 0,308 mm und 0,462 mm von der Hauptleiterschicht 3 angeordnet, um eine Vierschichtstruktur zu bilden, wobei das Kopplungsfenster 7 in einem Quadrat von 1,2 mm × 1,2 mm ge bildet wurde.

Die weiteren Leiterstifte 8 des dielektrischen Wellenleiters 6A wurden so ausgebil det, daß sie sich von den Leiterstiften 4 des anderen dielektrischen Wellenleiters 6B erstreckten. Der Durchmesser und die Abstände der Leiterstifte waren ähnlich jenen der Leiterstifte 4. Ferner wurden die weiteren Nebenleiterschichten 9 an den glei chen Positionen wie die Nebenleiterschichten 5 angeordnet.

Die Ergebnisse sind in einem Graphen von Fig. 12A für die Frequenzeigenschaften des Pegels der S-Parameter bzw. in einem Graphen von Fig. 12B für die Frequenz eigenschaften der Phase der S-Parameter gezeigt. In Fig. 12A gibt die Abszisse die Frequenz (GHz) an, während die Ordinate die Pegelwerte (dB) von S₁₁, S₂₁ und S₃₁ der S-Parameter angibt. Die Kennlinien in der Figur zeigen die Frequenzeigen schaften der jeweiligen S-Parameter. In Fig. 12B gibt die Abszisse die Frequenz (GHz) an, während die Ordinate die Phasenwerte (Grad) von S₂₁ und S₃₁ der S-Pa rameter angibt. Bezüglich der Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter mit der in Fig. 8 gezeigten Konfiguration gibt S₁₁ ein Verhältnis der elektrischen Leistung, die reflektiert und zum Anschluß 10 zurückgeschickt wird, zu der vom Anschluß 10 eingegebenen elektrischen Leistung an, gibt S₂₁ das Verhältnis der elektrischen Leistung, die vom Anschluß 11 ausgegeben wird, zu der vom Anschluß 10 eingegebenen elektrischen Leistung an und gibt S₃₁ das Verhältnis der elektri schen Leistung, die vom Anschluß 12 ausgegeben wird, zu der vom Anschluß 10 eingegebenen elektrischen Leistung an.

Aus dem Ergebnis von Fig. 12A ist ersichtlich, daß S₂₁ und S₃₁ nahezu völlig übereinstimmen und daß das Hochfrequenzsignal durch den Verbindungsabschnitt zufriedenstellend übertragen wird. Das Verhältnis zwischen S₂₁ und S₃₁ ist inner halb des Frequenzbereichs der Berechnungen nahezu konstant und 1 : 1. Ferner sind die Phasen der verzweigten Leitungen gleich. S₁₁ besitzt eine Spitze von ungefähr -15 dB in der Nähe der Entwurfsmittenfrequenz von 77 GHz, was zeigt, daß die Reflexion sehr gering ist. Andererseits ist aus dem Ergebnis von Fig. 12B ersicht lich, daß die Kennlinien, die die Phasen von S₂₁ und S₃₁ angeben, nahezu völlig übereinstimmen, was zeigt, daß S₂₁ und S₃₁ die gleiche Phase haben.

Als nächstes wurden mit Bezug auf die Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter der Erfindung mit der Konfiguration der Fig. 11 die Frequenzeigen schaften des Pegels und der Phase von S-Parametern als eine Übertragungseigen schaft einer Leitung, die eine T-förmige Verzweigung enthält, entsprechend der Methode finiter Elemente berechnet. Die Frequenzeigenschaften von S-Parametern wurden unter Verwendung der gleichen Materialien wie oben beschrieben berech net, wobei die Dicke des dielektrischen Substrats 1 auf a = 0,62 mm gesetzt war, der Durchmesser der Leiterstifte auf 0,1 mm gesetzt war, die Abstände der Leiterstifte 4 auf c = 0,25 mm gesetzt waren, die vorgegebene Breite der Leiterstifte 4 auf b = 1,2 mm gesetzt war und der Abstand zwischen dem Paar Hauptleiterschichten 2 und 3 des dielektrischen Wellenleiters 6B am Verbindungsabschnitt (Dicke des di elektrischen Wellenleiters (6B)) auf 0,15 mm gesetzt war und die Stufen der Hauptleiterschicht 2 über Leiterstifte mit demselben Durchmesser und denselben Abständen wie die Leiterstifte 4 verbunden waren. Die Länge der Leitung wurde auf 2,25 mm gesetzt.

Die weiteren Leiterstifte 8 und die weiteren Nebenleiterschichten 9 wurden in der gleichen Weise wie oben beschrieben gebildet, wobei das Kopplungsfenster 7 in ei nem Rechteck von 1,5 mm × 1,2 mm gebildet wurde.

Die Ergebnisse sind in einem Graphen von Fig. 13A für die Frequenzeigenschaften des Pegels von S-Parametern sowie in einem Graphen von Fig. 13B für die Fre quenzeigenschaften der Phase von S-Parametern in der gleichen Weise wie in den Fig. 12A bzw. 12B gezeigt.

Aus dem Ergebnis von Fig. 13A ist ersichtlich, daß S₂₁ und S₃₁ nahezu völlig übereinstimmen und Hochfrequenzsignale mit breiterem Band im Vergleich zu dem Fall des obigen konkreten Beispiels durch den Verbindungsabschnitt zweckmäßig übertragen werden können. Das Verhältnis zwischen S₂₁ und S₃₁ ist in dem Frequenzbereich, in dem die Berechnungen ausgeführt wurden, nahezu konstant und beträgt 1 : 1. Die Phasen der verzweigten Leitungen sind gleich. Bezüglich S₁₁ wird die Reflexion aufgrund der Bereitstellung des Anpassungsabschnitts weiter redu ziert, wobei der Pegel bei der Frequenz von 77 GHz einen niedrigen Wert von -19,5 dB besitzt. In dieser Weise wird die Dicke des dielektrischen Wellenleiters im Verbindungsabschnitt dünner gemacht, wobei der Anpassungsabschnitt für die Übertragung eines Hochfrequenzsignals vorgesehen ist, so daß S₁₁ im Vergleich zu dem obigen konkreten Beispiel kleiner wird und S₂₁ und S₃₁ im Bereich von 71 GHz bis 79 GHz nahezu konstant sind.

Außerdem ist aus dem Ergebnis von Fig. 13B ersichtlich, daß die Phasen von S₂₁ und S₃₁ völlig übereinstimmen.

Ebenso wie in dem vorangehenden konkreten Beispiel wurden Frequenzeigenschaf ten des Pegels und der Phase von S-Parametern für die Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter der Erfindung mit der Konfiguration der Fig. 9 berechnet, wobei die Breite des unteren dielektrischen Wellenleiters 6A am Verbindungsab schnitt und die Breite des Kopplungsfensters 7 größer waren. Die Reflexion der hochfrequenten elektrischen Leistung oder die Spitze von S₁₁ war im Vergleich zu dem vorhergehenden konkreten Beispiel kleiner, wodurch bestätigt wurde, daß die Reflexion durch Vorsehen des Anpassungsabschnitts weiter reduziert wird.

Ebenso wie in dem vorangehenden konkreten Beispiel wurden die Frequenzeigen schaften des Pegels und der Phase von S-Parametern für die Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter der Erfindung mit der Konfiguration der Fig. 10, bei der die Dicke des unteren dielektrischen Wellenleiters 6A am Verbindungsabschnitt dünner gemacht wurde, berechnet. Das Übertragungsband des Hochfrequenzsignals wurde im Vergleich zu dem vorhergehenden konkreten Beispiel verbreitert, außer dem wurde eine ausgezeichnete Verbindungseigenschaft bestätigt.

Anhand der obigen Ergebnisse wurde bestätigt, daß gemäß der Verbindungsanord nung für dielektrische Wellenleiter der Erfindung die dielektrischen Wellenleiter, die so übereinandergestapelt wurden, daß sie in dem dielektrischen Substrat zuein ander senkrecht sind, ohne weiteres miteinander verbunden werden können und da bei niedrige Übertragungsverluste und ausgezeichnete Übertragungseigenschaften erzielt werden. Es wurde außerdem bestätigt, daß durch Überkreuzen der beiden dielektrischen Wellenleiter die Verbindung und die Verzweigung der Leitungen in einer T-Form mit guten Übertragungseigenschaften möglich ist.

Claims

1. Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter, mit zwei dielektrischen Wellenleitern, wovon jede enthält:
ein dielektrisches Substrat (1L, 1U);
ein Paar Hauptleiterschichten (2L, 3L; 2U, 3U), wobei das dielektrische Substrat zwischen dem Paar Hauptleiterschichten (2L, 3L; 2U, 3U) sandwichartig ange ordnet ist;
zwei Reihen von Leiterstiften (4L, 4U), die so angeordnet sind, daß sie die Hauptleiterschichten (2L, 3L; 2U, 3U) an deren Seiten und in einer Übertra gungsrichtung von Hochfrequenzsignalen in Abständen elektrisch verbinden, die kleiner als die halbe Signalwellenlänge ist; und
eine etwa dem Durchmesser der Leiterstifte (4L, 4U) entsprechende Nebenleiter schicht (5L, 5U), die zwischen den Hauptleiterschichten (2L, 3L; 2U, 3U) so an geordnet ist, daß sie zu den Hauptleiterschichten parallel ist, wobei die Nebenlei terschicht (5L, 5U) mit den Leiterstiften (4L, 4U) elektrisch verbunden ist,
wodurch die dielektrischen Wellenleiter (6L, 6U) Hochfrequenzsignale durch einen Bereich übertragen, der von den Hauptleiterschichten (2L, 3L; 2U, 3U), den Leiterstiften (4L, 4U) und der Nebenleiterschicht (5L, 5U) umgeben ist,
wobei die beiden dielektrischen Wellenleiter (6L, 6U) in der Weise übereinan dergeschichtet sind, daß eine (2L) der Hauptleiterschichten (2L, 3L) eines dielek trischen Wellenleiters (6L) mit einer (3U) der Hauptleiterschichten (2U, 3U) des anderen dielektrischen Wellenleiters (6U) überlappt, um einen Überlappungsab schnitt zu definieren, und im Überlappungsabschnitt der Hauptleiterschichten (2L, 3L; 2U, 3U) ein Kopplungsfenster (7) ausgebildet ist.

2. Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter nach Anspruch 1, wobei der dielektrische Wellenleiter (6U, 6L) ferner enthält:
eine Reihe von weiteren Leiterstiften (8U, 8L), die in der Übertragungsrichtung in einem Abstand von einem Zentrum (7a), das eine Mittelposition einer Länge (W) des Kopplungsfensters (7) in der Übertragungsrichtung ist, der kleiner als ei ne Wellenleiterlänge der Hochfrequenzsignale ist (d ≦ λ), vorgesehen ist, wobei die weiteren Leiterstifte (8U, 8L) in einer zur Übertragungsrichtung senkrechten Richtung in Abständen angeordnet sind, die kleiner als die halbe Signalwellenlänge sind (P1 < λ/2), um die Hauptleiterschichten (2U, 3U; 2L, 3L) an deren Stirnseite elektrisch zu verbinden; und
eine etwa dem Durchmesser der weiteren Leiterstifte (8U, 8L) entsprechende, weitere Nebenleiterschicht (9U, 9L), die zwischen den Hauptleiterschichten (2U, 3U; 2L, 3L) so angeordnet ist, daß sie zu den Hauptleiterschichten (2U, 3U; 2L, 3L) parallel ist, und mit der Nebenleiterschicht (5U, 5L) und den weiteren Lei terstiften (8U, 8L) elektrisch verbunden ist.

3. Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter nach Anspruch 2, wobei die weiteren Leiterstifte und die weitere Nebenleiterschicht (8U, 9U; 8L, 9L) in der Übertragungsrichtung in einem Abstand vom Ende des Kopplungsfensters (7) ausgebildet sind.

4. Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter nach Anspruch 2, wobei die weiteren Leiterstifte und die weiteren Nebenleiterschicht (8U, 9U; 8L, 9L) an Positionen angeordnet sind, die sich in der Übertragungsrichtung im Endabschnitt des Kopplungsfensters (7) befinden.

5. Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter, die zwei dielektrische Wellenleiter umfaßt, wovon jede enthält:
ein dielektrisches Substrat (1);
ein Paar Hauptleiterschichten (2, 3), wobei das dielektrische Substrat (1) zwi schen dem Paar Hauptleiterschichten (2, 3) sandwichartig angeordnet ist;
zwei Reihen von Leiterstiften (4), die in einer Übertragungsrichtung von Hoch frequenzsignalen in Abständen angeordnet sind, die kleiner als die halbe Signal wellenlängen in der Übertragungsrichtung von Hochfrequenzsignalen sind, und in einer zur Übertragungsrichtung senkrechten Richtung in einer vorgegebenen Breite angeordnet sind, so daß sie die Hauptleiterschichten (2, 3) elektrisch ver binden; und
eine Nebenleiterschicht (5), die zwischen den Hauptleiterschichten (2, 3) so an geordnet ist, daß sie zu den Hauptleiterschichten (2, 3) parallel ist und mit ihnen fluchtet, wobei die Nebenleiterschicht (5) mit den Leiterstiften (4) elektrisch ver bunden ist,
wodurch die beiden dielektrischen Wellenleiter (6A, 6B) Hochfrequenzsignale durch einen Bereich übertragen, der von den Hauptleiterschichten (2, 3), den Leiterstiften (4) und der Nebenleiterschicht (5) umgeben ist,
wobei die beiden dielektrischen Wellenleiter (6A, 6B) in der Weise übereinan dergeschichtet sind, daß die Übertragungsrichtungen von Hochfrequenzsignalen hiervon zueinander senkrecht sind und eine der Hauptleiterschichten (2) eines dielektrischen Wellenleiters (6A) und eine der Hauptleiterschichten (3) des ande ren dielektrischen Wellenleiters (6B) miteinander überlappen und ein Kopplungs fenster (7) im Überlappungsabschnitt der Hauptleiterschichten (2, 3) ausgebildet ist.

6. Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter nach Anspruch 5, wobei der dielektrische Wellenleiter (6A, 6B) ferner eine Reihe von weiteren Leiterstiften (8) enthält, die in der Übertragungsrichtung des dielektrischen Wel lenleiters (6A, 6B) in einem Abstand von einem Zentrum des Kopplungsfensters (7), der gleich oder kleiner als eine Leiterwellenlänge der Hochfrequenzsignale ist, vorgesehen ist, wobei die weiteren Leiterstifte (8) in einer zur Übertragungs richtung senkrechten Richtung in Abständen angeordnet sind, die kleiner als die halbe Signalwellenlänge sind, um so die Hauptleiterschichten (2, 3) elektrisch zu verbinden, und eine weitere Nebenleiterschicht (9) zwischen den Hauptleiter schichten (2, 3) so angeordnet ist, daß sie zu den Hauptleiterschichten (2, 3) parallel ist und die Nebenleiterschicht (5) mit den weiteren Leiterstiften (8) elek trisch verbindet, wobei die weitere Nebenleiterschicht (9) mit den Stirnseiten der Hauptleiterschichten (2, 3) fluchtet.

7. Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter nach Anspruch 5 oder 6, wobei eine Breite der beiden Reihen von Leiterstiften (4) der dielektrischen Wellenleiter (6A, 6B) im Überlappungsabschnitt der dielektrischen Wellenleiter (6A, 6B) größer als die vorgegebene Breite (b) ist.

8. Verbindungsanordnung für dielektrische Wellenleiter nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Abstand zwischen dem Paar Hauptleiterschichten (2, 3) des dielektri schen Wellenleiters (6A, 6B) im Überlappungsabschnitt der dielektrischen Wel lenleiter (6A, 6B) kleiner als ein Abstand (a) dazwischen im restlichen Teil ist.