DE4315847A1

DE4315847A1 - Connection between a transmitter and/or receiver and an antenna

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

Abstract

The invention relates to a connection between a transmitter and/or receiver comprising integrated circuits for frequencies between 10 and 100 GHz and an antenna. The integrated circuits of the transmitter are disposed on one side of a substrate in a hermetically sealed housing. The antenna comprising flat strip line elements is disposed on the other side of the substrate. The connection between the integrated circuits and the strip line elements is integrated in the substrate. <IMAGE>

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.The invention relates to a connection between one transmitter built from integrated circuits or Receiver for frequencies between 10 and 100 GHz and a planar antenna.

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.Such a connection is usually through High frequency lines and high frequency connectors produced. However, if it is one in Integrated technology built transmitter / receiver acts in the frequency range between 10 and 100 GHz works and both transmitter / receiver and antennas built in planar form with integrated circuits are and have correspondingly small dimensions, then the conventional connection technology some disadvantages by means of plug connections.

Ein Nachteil der bekannten Verbindungstechnik besteht in ihren großen äußeren Abmessungen. Ein anderer Nachteil besteht darin, die konventionelle Steckerverbindung in der benötigten Zuverlässigkeit herzustellen.A disadvantage of the known connection technology is in their large external dimensions. Another Disadvantage is the conventional one Reliable plug connection to manufacture.

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.The technical problem underlying the invention is therefore a connection between one Transmitter / receiver and a planar antenna create which without individual plugs and Lines get along, and which with less Contact points gets by, better electrical Features and more accurate and with reproducible properties can be produced. Since the integrated circuits in this high Frequency range usually used without housing the connections must be protected against environmental influences be protected.

Dieses technische Problem ist erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst:This technical problem is solved according to the invention solved the following features:

a) die integrierten Schaltungen sind auf einer Seite eines Substrates in einem hermetisch dicht verschlossenen Gehäuse untergebracht,a) the integrated circuits are on one side of a substrate in a hermetically sealed sealed housing,
b) auf der anderen Seite des Substrates ist die planare Antenne aus planaren Streifenleitungselementen angeordnet,b) on the other side of the substrate planar antenna made of planar Stripline elements arranged,
c) die Verbindung zwischen den integrierten Schaltungen und den Streifenleitungselementen ist in dem Substrat integriert.c) the connection between the integrated Circuits and the stripline elements integrated in the substrate.

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: Such a connection has the desired technical properties. Advantageous details of the invention are contained in claims 2 to 5. It is explained below using an exemplary embodiment shown in FIGS. 1 to 4. Show it:

Fig. 1a in Seitenansicht eine Ausführungsform einer aus Sender/Empfänger und Antenne bestehenden Anordnung, Fig. 1a in a side view an embodiment of a group consisting of the transmitter / receiver and antenna arrangement,

Fig. 1b einen vergrößerten Ausschnitt aus der Anordnung gemäß Fig. 1a, FIG. 1b shows an enlarged detail from the arrangement of FIG. 1a,

Fig. 2a einen Ausschnitt aus einer Seitenansicht einer anderen Ausführungsform einer aus Sender/Empfänger und Antenne bestehenden Anordnung, Fig. 2a shows a detail of a side view of another embodiment of a group consisting of the transmitter / receiver and antenna arrangement,

Fig. 2b schematisch eine Seitenansicht der gesamten Anordnung gemäß Fig. 2a, Fig. 2b schematically shows a side view of the entire arrangement of FIG. 2a,

Fig. 3a bis 3c mehrere Stufen eines Ausführungsbeispiels einer Verbindung zwischen dem Sender/Empfänger und der Antenne und Fig. 3a to 3c, a plurality of steps of an embodiment of a connection between the transmitter / receiver and the antenna and

Fig. 4a bis 4d mehrere Stufen eines anderen Ausführungsbeispiels. FIGS. 4a to 4d several steps of another embodiment.

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.An arrangement 1 comprising a transmitter and / or receiver and an antenna can be seen in FIG. 1a. It is arranged in a housing 3 . The antenna side is covered with a protective cover 4 , a so-called radome.

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.As can be seen from the enlarged detail in FIG. 1 b, the electronic devices forming the transmitter / receiver, for example in the form of integrated circuits 5 , so-called chips, are on the top side of the substrate 2 , which is provided with one or more additional layers 6 from one electrically insulating material is provided, arranged and encapsulated in the module housing 7 hermetically sealed. The antenna 9 is arranged in the form of planar stripline elements 8 on the underside of the substrate 2 . The connection between transmitter and antenna is integrated in the substrate 2 . In the arrangement shown in FIG. 1 b, the antenna projects beyond the module housing 7 .

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. 2a shows an arrangement which is constructed in principle in the same way as the arrangement according to FIG. 1b and consists of the transmitter and / or receiver arranged on the substrate 2 and the antenna consisting of planar stripline elements 8 . This arrangement is connected to the housing 3 by means of the plate 10 . The difference of this arrangement compared to the arrangement according to FIG. 1b is that the antenna is completely arranged in the module housing 7 .

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.FIG. 2 b illustrates how the plate 10 with the transmitter and / or receiver and the antenna is arranged in the housing 3 . In this exemplary embodiment, a plastic lens 16 is provided as the radome, as a result of which the antenna radiation is focused.

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.Referring to Figs. 3a to 3c is illustrated as the connection between the transmitter / receiver and the antenna can be realized. Fig. 3a shows the upper surface of the substrate 2 made of electrically insulating material on which a planar electrically conductive layer 11 and an electrically conductive strip conductor 12 are arranged. FIG. 3b shows the same substrate 2 on which the lower surface of the planar layer 13 and the stripline 14 are arranged. If, as can be seen from FIG. 3c, the plated-through holes 15 have been made, then the connection between the transmitter and the antenna is made. In this case the coupling is made by a galvanically conductive connection.

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. FIGS. 4a-4d illustrate another embodiment of the compound. As can be seen from FIG. 4d, the substrate 2 contains an additional dielectric layer 17 , between which and the substrate 2 a layer 18 made of an electrically conductive material is arranged.

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.As illustrated in FIG. 4a, the strip conductor 19 is arranged on the surface of the plate 17 . FIG. 4b shows that the strip conductor 20 is disposed on the surface of the substrate 2.

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.The connection between the transmitter and the antenna is now established through the slot 21 in the layer 18 . In this case the coupling is electromagnetic.

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.

1. Connection between a transmitter and / or receiver built up from integrated circuits for frequencies between 10 and 100 GHz and a planar antenna, characterized by the following features:

a) the integrated circuits ( 5 ) are accommodated on one side of a substrate ( 2 ) in a hermetically sealed housing ( 7 ),
b) the planar antenna ( 9 ) made of planar stripline elements ( 8 ) is arranged on the other side of the substrate ( 2 ),
c) the connection between the integrated circuits ( 5 ) and the stripline elements ( 8 ) is integrated in the substrate ( 2 ).

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.2. Connection according to claim 1, characterized in that it consists of flat and strip-shaped conductors ( 11 , 12 , 13 , 14 ) arranged on both sides of the substrate ( 2 ), which conductors ( 15 ) are connected to one another in an electrically conductive manner.

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.3. A compound according to claim 1, characterized in that it comprises strip conductors ( 19 , 20 ) arranged on the outer surfaces of the substrate ( 2 ) and an insulating layer ( 17 ) and a coupling slot ( 21 ) arranged in a conductive layer ( 18 ) between the plates ) consists.

4. Verbindung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (7) mit einem Schutzgas, wie Stickstoff, gefüllt ist.4. Connection according to claims 1 to 3, characterized in that the housing ( 7 ) is filled with a protective gas such as nitrogen.

5. Verbindung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Substratwerkstoff ein Hartsubstrat, wie Quarzglas oder Aluminiumoxydkeramik verwendet ist.5. A compound according to claims 1 to 4, characterized characterized in that as a substrate material Hard substrate, such as quartz glass or aluminum oxide ceramic is used.