DE4315847A1

DE4315847A1 - Verbindung zwischen einem Sender und/oder Empfänger sowie einer Antenne

Info

Publication number: DE4315847A1
Application number: DE4315847A
Authority: DE
Inventors: Uwe Dr Ing Meier
Original assignee: Alcatel SEL AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1993-05-12
Filing date: 1993-05-12
Publication date: 1994-11-17

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindung zwischen einem aus integrierten Schaltungen aufgebauten Sender oder Empfänger für Frequenzen zwischen 10 und 100 GHz und einer planaren Antenne.

Eine solche Verbindung wird üblicherweise durch Hochfrequenzleitungen und Hochfrequenzsteckverbindungen hergestellt. Wenn es sich jedoch um einen in integrierter Technik aufgebauten Sender/Empfänger handelt, der im Frequenzbereich zwischen 10 und 100 GHz arbeitet und sowohl Sender/Empfänger als auch Antennen in planarer Form mit integrierten Schaltungen aufgebaut sind und entsprechend geringe Abmessungen aufweisen, dann weist die konventionelle Verbindungstechnik mittels Steckverbindungen einige Nachteile auf.

Ein Nachteil der bekannten Verbindungstechnik besteht in ihren großen äußeren Abmessungen. Ein anderer Nachteil besteht darin, die konventionelle Steckerverbindung in der benötigten Zuverlässigkeit herzustellen.

Das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem besteht deshalb darin, eine Verbindung zwischen einem Sender/Empfänger und einer planaren Antenne zu schaffen, welche ohne individuelle Stecker und Leitungen auskommt, und welche mit weniger Kontaktstellen auskommt, bessere elektrische Eigenschaften aufweist und genauer und mit reproduzierbaren Eigenschaften herstellbar ist. Da die integrierten Schaltungen in diesem hohen Frequenzbereich in der Regel ohne Gehäuse eingesetzt werden, müssen die Verbindungen vor Umwelteinflüssen geschützt sein.

Dieses technische Problem ist erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst:

a) die integrierten Schaltungen sind auf einer Seite eines Substrates in einem hermetisch dicht verschlossenen Gehäuse untergebracht,
b) auf der anderen Seite des Substrates ist die planare Antenne aus planaren Streifenleitungselementen angeordnet,
c) die Verbindung zwischen den integrierten Schaltungen und den Streifenleitungselementen ist in dem Substrat integriert.

Eine solche Verbindung weist die gewünschten technischen Eigenschaften auf. Vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 5 enthalten. Sie ist nachstehend anhand eines in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a in Seitenansicht eine Ausführungsform einer aus Sender/Empfänger und Antenne bestehenden Anordnung,

Fig. 1b einen vergrößerten Ausschnitt aus der Anordnung gemäß Fig. 1a,

Fig. 2a einen Ausschnitt aus einer Seitenansicht einer anderen Ausführungsform einer aus Sender/Empfänger und Antenne bestehenden Anordnung,

Fig. 2b schematisch eine Seitenansicht der gesamten Anordnung gemäß Fig. 2a,

Fig. 3a bis 3c mehrere Stufen eines Ausführungsbeispiels einer Verbindung zwischen dem Sender/Empfänger und der Antenne und

Fig. 4a bis 4d mehrere Stufen eines anderen Ausführungsbeispiels.

In Fig. 1a ist eine Anordnung 1 aus einem Sender und/ oder Empfänger sowie einer Antenne zu erkennen. Sie ist in einem Gehäuse 3 angeordnet. Die Antennenseite ist mit einer Schutzabdeckung 4, einem sogenannten Radom, bedeckt.

Wie aus der Ausschnittvergrößerung in Fig. 1b zu erkennen ist, sind die den Sender/Empfänger bildenden elektronischen Einrichtungen, beispielsweise in Form von integrierten Schaltungen 5, sogenannten Chips, auf der Oberseite des Substrats 2, welches mit einer oder mehreren zusätzlichen Schichten 6 aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff versehen ist, angeordnet und in dem Modulgehäuse 7 hermetisch dicht gekapselt. Auf der Unterseite des Substrats 2 ist die Antenne 9 in Form von planaren Streifenleitungselementen 8 angeordnet. Die Verbindung zwischen Sender und Antenne ist in dem Substrat 2 integriert. Bei der in Fig. 1b gezeigten Anordnung ragt die Antenne über das Modulgehäuse 7 hinaus.

Fig. 2a zeigt eine Anordnung, welche im Prinzip in gleicher Weise wie die Anordnung gemäß Fig. 1b aufgebaut ist und aus dem auf dem Substrat 2 angeordneten Sender und/oder Empfänger und der aus planaren Streifenleitungselementen 8 bestehenden Antenne besteht. Diese Anordnung ist mittels der Platte 10 mit dem Gehäuse 3 verbunden. Der Unterschied dieser Anordnung gegenüber der Anordnung gemäß Fig. 1b besteht darin, daß die Antenne vollständig in dem Modulgehäuse 7 angeordnet ist.

Fig 2b verdeutlicht, wie die Platte 10 mit dem Sender und/oder Empfänger sowie der Antenne in dem Gehäuse 3 angeordnet ist. Als Radom ist bei diesem Ausführungsbeispiel eine Kunststofflinse 16 vorgesehen, wodurch eine Bündelung der Antennenstrahlung erzielt wird.

Anhand der Fig. 3a bis 3c ist verdeutlicht, wie die Verbindung zwischen dem Sender/Empfänger und der Antenne verwirklicht sein kann. Fig. 3a zeigt die obere Fläche des Substrats 2 aus elektrisch isolierendem Werkstoff, auf welcher eine flächenhafte elektrisch leitende Schicht 11 und ein elektrisch leitender Streifenleiter 12 angeordnet sind. Fig. 3b zeigt das gleiche Substrat 2, auf deren unterer Fläche die flächenhafte Schicht 13 und der Streifenleiter 14 angeordnet sind. Wenn nun - wie aus Fig. 3c zu erkennen ist - die Durchkontaktierungen 15 hergestellt sind, dann ist die Verbindung zwischen Sender und Antenne hergestellt. Die Kopplung erfolgt in diesem Fall durch eine galvanisch leitende Verbindung.

Die Fig. 4a bis 4d verdeutlichen eine andere Ausführungsform der Verbindung. Wie aus Fig. 4d zu erkennen ist, enthält das Substrat 2 eine zusätzliche dielektrische Schicht 17, zwischen der und dem Substrat 2 eine Schicht 18 aus einem elektrisch leitenden Werkstoff angeordnet ist.

Wie in Fig. 4a verdeutlicht, ist auf der Oberfläche der Platte 17 der Streifenleiter 19 angeordnet. Fig. 4b zeigt, daß auf der Oberfläche des Substrats 2 der Streifenleiter 20 angeordnet ist.

Die Verbindung zwischen dem Sender und der Antenne wird nun durch den Schlitz 21 in der Schicht 18 hergestellt. In diesem Fall erfolgt die Kopplung elektromagnetisch.

Claims

1. Verbindung zwischen einem aus integrierten Schaltungen aufgebauten Sender und/oder Empfänger für Frequenzen zwischen 10 und 100 GHz und einer planaren Antenne, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) die integrierten Schaltungen (5) sind auf einer Seite eines Substrates (2) in einem hermetisch dicht verschlossenen Gehäuse (7) untergebracht,
b) auf der anderen Seite des Substrates (2) ist die planare Antenne (9) aus planaren Streifenleitungselementen (8) angeordnet,
c) die Verbindung zwischen den integrierten Schaltungen (5) und den Streifenleitungselementen (8) ist in dem Substrat (2) integriert.

2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus auf beiden Seiten des Substrats (2) angeordneten flächenhaften und streifenförmigen Leitern (11, 12, 13, 14) besteht, welche mittels Durchkontaktierungen (15) elektrisch leitend miteinander verbunden sind.

3. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus auf den Außenflächen des Substrats (2) und einer Isolierschicht (17) angeordneten Streifenleitern (19, 20) und einem in einer leitenden Schicht (18) zwischen den Platten angeordneten Koppelschlitz (21) besteht.

4. Verbindung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (7) mit einem Schutzgas, wie Stickstoff, gefüllt ist.

5. Verbindung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Substratwerkstoff ein Hartsubstrat, wie Quarzglas oder Aluminiumoxydkeramik verwendet ist.