EP1540762B1 - Übergang zwischen einer mikrostreifenleitung und einem hohlleiter - Google Patents

Übergang zwischen einer mikrostreifenleitung und einem hohlleiter Download PDF

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EP1540762B1
EP1540762B1 EP03798047A EP03798047A EP1540762B1 EP 1540762 B1 EP1540762 B1 EP 1540762B1 EP 03798047 A EP03798047 A EP 03798047A EP 03798047 A EP03798047 A EP 03798047A EP 1540762 B1 EP1540762 B1 EP 1540762B1
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EP
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waveguide
substrate
opening
microstrip
transition
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EP03798047A
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Thomas Johannes MÜLLER
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Airbus Defence and Space GmbH
Original Assignee
EADS Deutschland GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/08—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices
    • H01P5/10—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices for coupling balanced lines or devices with unbalanced lines or devices
    • H01P5/107—Hollow-waveguide/strip-line transitions

Definitions

  • the invention relates to an arrangement according to claim 1.
  • Microstrip line waveguide junctions are made, for example DE 197 41 944 A1 or US 6,265,950 B1 known.
  • the microstrip line is applied to the top side of the substrate ( Fig. 1 ).
  • the waveguide HL is attached with an end face on the underside of the substrate S.
  • the substrate S has in the region of the waveguide HL on an opening D, which corresponds substantially to the cross section of the waveguide HL.
  • a coupling element (not shown) is arranged, which projects into the opening D.
  • the aperture D is on the upper side of the substrate S of a shield cap SK surrounded, which is electrically conductively connected by means of electrically conductive boreholes (via-holes) VH with the present on the underside of the substrate S metallization RM.
  • An advantage of the arrangement according to the invention is the simple and cost-effective production of the microstrip waveguide transition. In order to realize the transition, in contrast to the prior art, fewer components are required. Another advantage is that the implementation of the waveguide in the PCB environment is not like in US 6,265,950 must be done on the edge of the circuit board, but that it can be done anywhere on the circuit board. The arrangement according to the invention thus has a small space requirement.
  • the waveguide is an SMD (surface mount device) component.
  • the waveguide part is placed in a simple assembly step from above on the circuit board and conductively connected.
  • the connection of the waveguide to the transition can thus be integrated into known assembly methods. As a result, manufacturing steps are saved, whereby the production costs and time are reduced.
  • Fig. 2 shows in plan view the metallized layer of the substrate.
  • This metallized layer is also referred to as the landing structure for the microstrip waveguide transition.
  • the landing structure LS has a recess A with an opening OZ. Through this opening OZ extends the microstrip line ML, which ends within the recess A.
  • the recess A is surrounded by plated-through holes VH, also referred to as via holes.
  • These vias VH are electrically conductive openings of the substrate, which connects the landing structure LS with the back side metallization (not shown) on the rear side of the substrate.
  • the distance between the via holes VH to each other is so narrow, within the useful frequency range, the radiation of the electromagnetic wave through the intermediate spaces is small.
  • the via holes VH can advantageously extend in a plurality of mutually parallel rows to reduce the radiation.
  • Fig. 3 shows a perspective view of an exemplary stepped inner structure of the SMD component.
  • the component B has corresponding to the opening in the recess of the landing structure (see. Fig. 2 ) also has an opening OB.
  • a stepped structure ST1 ST is formed at a predeterminable distance from the opening OB on the side wall.
  • the side wall of the component B which includes the step structure ST1 and ST lies opposite the substrate surface after assembly of the landing structure LS (cf. Fig. 4 ).
  • the waveguide component B to be applied is opened downwards (in the direction of the substrate) before assembly and is therefore still incomplete.
  • the still missing side wall is formed by the landing structure LS embodied on the substrate.
  • the inventive arrangement is further not by the number of in FIG. 3 or FIG. 4 limited levels shown.
  • the structure ST can be adapted in terms of number of stages, length and width of the individual stages to the respective requirements of the transition.
  • the step designated by the reference symbol ST1 has such a height that in the form-fitting application of the component B to the landing structure according to FIG Fig. 2 the stage ST1 rests directly on the microstrip line ML and thus produces an electrically conductive connection between the microstrip line ML and the component B.
  • Fig. 4 shows a longitudinal section of an inventive arrangement of a microstrip waveguide transition.
  • the component B is according to Fig. 3 positively on the landing structure of the substrate S according to Fig. 3 applied.
  • the component B is thereby in particular applied to the substrate such that an electrically conductive connection is formed between the landing structure and the component B.
  • the substrate S has a substantially continuous metallic coating RM.
  • the waveguide region is identified by the reference HB in the illustration.
  • the transition region is identified by the reference symbol UB.
  • the microstrip waveguide transition works according to the following principle:
  • the high frequency signal outside the waveguide HL is passed through a microstrip line ML with the impedance Z 0 (area 1).
  • the high-frequency signal within the waveguide HL is guided in the form of the TE 10 waveguide fundamental mode.
  • the transition UB gradually converts the field pattern of the microstrip mode into the field pattern of the waveguide mode.
  • the transition UB by the gradations of the component B with respect to the characteristic impedance transforms and ensures in the useful frequency range for an adjustment of the impedance Z 0 to the impedance Z HL of the waveguide HL. This allows a low-loss and low-reflection transition between the two waveguides.
  • the microstrip line ML first leads into region 2 of a so-called cutoff channel.
  • This channel is formed by the component B, the backside metallization RM and the via holes VH, which provide a conductive connection between component B and backside metallization RM.
  • the width of the cutoff channel is chosen so that in this area 2 except the signal-carrying microstrip mode no additional wave type is propagatable.
  • the length of the channel determines the attenuation of the unwanted waveguide mode that can not propagate and prevents radiation into the free space (area 1).
  • the microstrip line ML is in a kind of partially filled waveguide.
  • the waveguide is formed from the component B, the backside metallization RM and the via holes VH (FIG. Fig. 5 ).
  • the step-shaped structure of the component B is connected to the microstrip line ML ( Fig. 6 ).
  • the side walls of the component B are conductively connected to the rear side metallization RM of the substrate S by a so-called row of screens made of via holes VH. This forms a dielectrically loaded ridge waveguide.
  • the signal energy is concentrated between the backside metallization RM and the land formed by the microstrip line ML and the step ST1 of the device B.
  • the height of the step structure ST contained in the component B decreases in the region 5, so that a defined air gap L arises between the substrate material and the step structure ST during the form-fitting assembly of the component B onto the landing structure LS of the substrate S (FIG. Fig. 7 ).
  • the side walls of the component B are conductively connected to the backside metallization RM through via holes VH. This forms a partially filled dielectrically loaded ridge waveguide.
  • the width of the step extends transversely to the longitudinal direction of the waveguide HL to the field image from area 4 gradually to the field image of the waveguide mode to match (area 6).
  • the length, width and height of the stages are chosen so that the impedance of the microstrip mode Z 0 is transformed into the impedance of the waveguide mode Z HL at the end of region 6. If necessary, the number of stages in the structure of the component B in the region 5 can also be increased.
  • Area 6 shows the waveguide area HB.
  • the component B forms the side walls and the lid of the waveguide HL.
  • the waveguide bottom is formed by the landing structure LS of the substrate S, ie in comparison to region 5 there is no dielectric filling in the waveguide HL.
  • One or more transverse to the propagation direction of the waveguide wave screen rows of via holes VH in the transition region between area 5 and Be rich 6 realize the transition between the partially dielectric filled waveguide and the purely air-filled waveguide. At the same time, the coupling of the signal between the landing structure LS and the rear-side metallization is prevented by these screen rows.
  • a step structure (analogous to the step structure in region 5) can optionally also be present in the cap top.
  • the length and height of these stages are chosen to be analogous to region 5 such that, in combination with the other regions, the impedance of the microstrip mode Z 0 is transformed into the impedance Z HL of the waveguide mode present at the end of region 6.
  • Fig. 9 a further advantageous embodiment of the microstrip waveguide transition according to the invention is shown.
  • the waveguide opening DB advantageously has electrically conductive inner walls (IW).
  • the component B advantageously has a step shape ST on the side wall opposite the waveguide opening DB in the region of the opening DB. With this step shape ST, the waveguide wave is deflected by 90 ° from the waveguide region HB of the component B into the waveguide opening DB of the substrate S.
  • a further waveguide or a radiation element may be arranged in the region of the waveguide opening DB.
  • another carrier material TP eg a one to multi-layer printed circuit board or a metal support attached.
  • the advantage of this arrangement is compared to DE 197 41 944 A1 in the simplified and less expensive construction of the substrate S and the carrier material TP.
  • the waveguide opening is milled throughout and the inner walls are metallized by electroplating. Both steps are common in printed circuit board technology, easy to carry out standard procedures.

Landscapes

  • Waveguides (AREA)
  • Structure Of Printed Boards (AREA)
  • Waveguide Connection Structure (AREA)
  • Non-Reversible Transmitting Devices (AREA)
  • Tires In General (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung gemäß Patentanspruch 1.
  • In vielen Anwendungsfällen der Höchstfrequenztechnik, insbesondere in der Millimeter-Wellentechnik, ist es erforderlich, eine in einer Mikrostreifenleitung geführte Welle in einen Hohlleiter einzukoppeln und umgekehrt. Hierbei wird ein möglichst reflexions- und verlustfreier Übergang gewünscht. Dieser Übergang sorgt innerhalb eines begrenzten Frequenzbereichs dafür, dass die Impedanzen zwischen dem Hohlleiter und der Streifenleitung aneinander angepaßt werden und dass das Feldbild des einen Wellenleitertyps in das Feldbild des anderen Wellenleitertyps überführt wird.
  • Mikrostreifenleitung-Hohlleiter-Übergänge sind z.B. aus DE 197 41 944 A1 oder US 6,265,950 B1 bekannt.
  • In DE 197 41 944 A1 wird eine Anordnung beschrieben bei der die Mikrostreifenleitung auf der Oberseite des Substrats aufgebracht ist (Fig. 1). Der Hohlleiter HL ist mit einer Stirnfläche an der Unterseite des Substrats S angebracht. Das Substrat S weist im Bereich des Hohlleiters HL einen Durchbruch D auf, der im wesentlichen dem Querschnitt des Hohlleiters HL entspricht. An der Mikrostreifenleitung ML ist ein Koppelelement (nicht dargestellt) angeordnet, welches in den Durchbruch D hineinragt. Der Durchbruch D ist auf der Oberseite des Substrats S von einer Schirmkappe SK umgeben, welche mittels elektrisch leitfähigen Bohrlöchern (Via-Holes) VH mit der auf der Unterseite des Substrats S vorhandenen Metallisierung RM elektrisch leitend verbunden ist.
  • Diese Anordnung hat den Nachteil, dass die Leiterplatte leitfähig auf eine vorbearbeitete, den Hohlleiter HL beinhaltende Trägerplatte montiert werden muß. Zusätzlich ist eine präzise gefertigte, mechanisch genau positionierte und leitfähig aufzubringende Schirmkappe SK notwendig. Die Herstellung dieser Anordnung ist durch die hohe Anzahl von verschiedenartigen Bearbeitungsschritten zeit- und kostenintensiv. Weitere Nachteile entstehen durch hohen Raumbedarf aufgrund des außerhalb der Leiterplatte angeordneten Hohlleiters.
  • Bei der in US 6,265,950 B1 beschriebenen Anordnung für einen Übergang zwischen einer Mikrostreifenleitung und einem Hohlleiter ragt das Substrat mit der darauf aufgebrachten Mikrostreifenleitung in den Hohlleiter hinein. Ein Nachteil dieser Anordnung ist die Integration des Hohlleiters in eine Leiterkartenumgebung. Der Hohlleiter kann lediglich an den Begrenzungsflächen der Leiterkarte (Substrat) angeordnet werden. Eine Integration des Hohlleiters innerhalb der Leiterkarte ist aus Gründen der kostenintensiven Vorbereitung der Leiterplatte nicht möglich.
  • Im Artikel von Sano et al.:"A transition from microstrip to dielectric-filled rectangular waveguide in surface mounting" 2002 IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest (IMS 2002) Seattle, WA, June 2-7, 2002, IEEE MTT-S International Microwave Symposium, New York, NY: IEEE, US, Bd.2 of 4,2.Juni 2002, Seiten 813-816, XP001109917, ISBN:0-7803-7239-5 ist eine Anordnung für einen Übergang zwischen einer Mikrostreifenleitung und einem Hohlleiter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt. Die in dem Artikel beschriebene Verwendung von elektrisch leitenden Durchkontaktierungen (Via holes) zwischen der metallisierten Schicht auf der Oberseite eines Substrats und der Rückseitenmetallisierung wird in EP 0 920 071 A2 eingehend beschrieben.
  • Aus JP 05283915 ist ein weiterer Übergang zwischen einer Mikrostreifenleitung und einem Hohlleiter bekannt, bei welchem der Übergang zur Verbesserung der Anpassung zwischen Mikrostreifenleitung und Hohlleiter entlang der Längsausdehnung des Hohlleiters mehrere Stufen mit gleicher Breite aufweist.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung eine Anordnung für einen Übergang zwischen einer Mikrostreifenleitung und einem Hohlleiter anzugeben, welche einfach und kostengünstig zu realisieren ist und einen geringen Raumbedarf beansprucht und bei welcher die Anpassung der Impedanz zwischen Mikrostreifenleitung und Hohlleiter verbessert ist.
  • Diese Aufgabe wird von der Anordnung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Anordnung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
  • Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist die einfache und kostengünstige Herstellung des Mikrostreifen-Hohlleiter-Überganges. Um den Übergang zu realisieren sind im Gegensatz zum Stand der Technik weniger Bauteile nötig. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Implementierung des Hohlleiters in die Leiterkartenumgebung nicht wie bei US 6,265,950 am Rand der Leiterkarte erfolgen muß, sondern, dass sie an einem beliebigen Ort auf der Leiterkarte erfolgen kann. Die erfindungsgemäße Anordnung weist somit einen geringen Raumbedarf auf.
  • Vorteilhaft ist der Hohlleiter ein SMD-(surface mount device) Bauteil. Das Hohlleiterteil wird dazu in einem einfachen Montageschritt von oben auf die Leiterkarte aufgesetzt und leitfähig verbunden. Der Anschluss des Hohlleiters an den Übergang kann so in bekannte Bestückungsverfahren integriert werden. Hierdurch werden Fertigungsschritte eingespart, wodurch die Herstellungskosten und -zeit gesenkt werden.
  • Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anordnung werden im folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen Längsschnitt durch eine Anordnung für einen Mikrostreifen-HohlleiterÜbergang gemäß dem Stand der Technik,
    Fig. 2
    in Draufsicht die metallisierte Schicht auf der Oberseite des Substrats,
    Fig. 3
    eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften stufenförmigen Innenstruktur des SMD-Bauteils,
    Fig. 4
    einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Anordnung für einen Mikrostreifen-Hohlleiter-Übergang,
    Fig. 5
    einen ersten Querschnitt durch den Bereich 3 in Fig. 4,
    Fig. 6
    einen zweiten Querschnitt durch den Bereich 4 in Fig. 4,
    Fig. 7
    einen dritten Querschnitt durch den Bereich 5 in Fig. 4,
    Fig. 8
    einen vierten Querschnitt durch den Bereich 6 in Fig. 4.
    Fig. 9
    eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikrostreifen-Hohlleiter-Überganges.
  • Fig. 2 zeigt in Draufsicht die metallisierte Schicht des Substrats. Diese metallisierte Schicht wird auch als Landestruktur für den Mikrostreifen-Hohlleiter-Übergang bezeichnet. Die Landestruktur LS weist eine Aussparung A mit einer Öffnung OZ auf. Durch diese Öffnung OZ verläuft die Mikrostreifenleitung ML, welche innerhalb der Aussparung A endet. Die Aussparung A ist umgeben von Durchkontaktierungen VH, auch als Via-Holes bezeichnet. Diese Durchkontaktierungen VH sind elektrisch leitend ausgeführte Durchbrechungen des Substrats, welche die Landestruktur LS mit der auf der Rückseite des Substrats ausgeführten Rückseitenmetallisierung (nicht dargestellt) verbindet. Der Abstand der Via-Holes VH zueinander ist so eng gewählt, dass innerhalb des Nutzfrequenzbereichs die Abstrahlung der elektromagnetischen Welle durch die Zwischenräume gering ist. Die Via-Holes VH können dabei zur Verringerung der Abstrahlung vorteilhaft auch in mehreren parallel zueinander angeordneten Reihen verlaufen.
  • Fig. 3 zeigt eine perspektivische Darstellung einer beispielhaften stufenförmigen Innenstruktur des SMD-Bauteils. Das Bauteil B weist entsprechend der Öffnung in der Aussparung der Landestruktur (vgl. Fig. 2) ebenfalls eine Öffnung OB auf. In Längsrichtung des Bauteils ist in einem vorgebbaren Abstand von der Öffnung OB an der Seitenwand eine stufenförmige Struktur ST1, ST ausgebildet. Die die Stufenstruktur ST1 und ST beinhaltende Seitenwand des Bauteils B liegt nach der Montage der Landestruktur LS der Substratoberfläche gegenüber (vgl. Fig. 4). Das aufzubringende Hohlleiterbauteil B ist vor der Montage nach unten (in Richtung des Substrats) geöffnet und dadurch noch unvollständig. Die noch fehlende Seitenwand wird durch die auf dem Substrat ausgeführte Landestruktur LS gebildet.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung ist ferner nicht durch die Anzahl der in Fig. 3 oder Fig. 4 dargestellten Stufen begrenzt. Die Struktur ST kann hinsichtlich Zahl der Stufen, Länge und Breite der einzelnen Stufen an die jeweiligen Erfordernisse des Übergangs angepaßt werden.
  • In der gezeigten Darstellung weist die mit dem Bezugszeichen ST1 bezeichnete Stufe eine derartige Höhe auf, dass beim formschlüssigen Aufbringen des Bauteils B auf die Landestruktur gemäß Fig. 2 die Stufe ST1 direkt auf der Mikrostreifenleitung ML aufliegt und somit eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Mikrostreifenleitung ML und dem Bauteil B herstellt.
  • Fig. 4 zeigt im Längsschnitt eine erfindungsgemäße Anordnung eines Mikrostreifen-Hohlleiter-Überganges. Hierbei ist das Bauteil B gemäß Fig. 3 formschlüssig auf die Landestruktur des Substrats S gemäß Fig. 3 aufgebracht. Das Bauteil B wird dabei insbesondere derart auf das Substrat aufgebracht, dass zwischen der Landestruktur und dem Bauteil B eine elektrisch leitende Verbindung entsteht.
  • Auf der Unterseite weist das Substrat S eine im wesentlichen durchgängige metallische Beschichtung RM auf. Der Hohlleiterbereich ist in der Darstellung mit dem Bezugszeichen HB gekennzeichnet. Der Übergangsbereich ist mit dem Bezugszeichen UB gekennzeichnet.
  • Der erfindungsgemäße Mikrostreifen-Hohlleiter-Übergang funktioniert nach folgendem Prinzip:
    Das Hochfrequenzsignal außerhalb des Hohlleiters HL wird durch eine Mikrostreifenleitung ML mit der Impedanz Z0 geführt (Bereich 1). Das Hochfrequenzsignal innerhalb des Hohlleiters HL wird in Form der TE10-Hohlleitergrundmode geführt. Der Übergang UB wandelt das Feldbild der Mikrostreifen-Mode schrittweise in das Feldbild der Hohlleitermode um. Gleichzeitig wirkt der Übergang UB durch die Stufungen des Bauteils B bezüglich des Wellenwiderstands transformierend und sorgt im Nutzfrequenzbereich für eine Anpassung der Impedanz Z0 an die Impedanz ZHL des Hohlleiters HL. Dadurch wird ein verlust- und reflexionsarmer Übergang zwischen den beiden Wellenleitern ermöglicht.
  • Die Mikrostreifenleitung ML führt zunächst in den Bereich 2 eines sogenannten Cutoff-Kanals. Dieser Kanal wird gebildet aus dem Bauteil B, der Rückseitenmetallisierung RM und den Via-Holes VH, die eine leitfähige Verbindung zwischen Bauteil B und Rückseitenmetallisierung RM schaffen. Die Breite des Cutoff-Kanals ist so gewählt, dass in diesem Bereich 2 außer der signalführenden Mikrostreifen-Mode kein zusätzlicher Wellentyp ausbreitungsfähig ist. Die Länge des Kanals bestimmt die Dämpfung der unerwünschten nicht ausbreitungsfähigen Hohlleitermode und verhindert eine Abstrahlung in den Freiraum (Bereich 1).
  • In Bereich 3 befindet sich die Mikrostreifenleitung ML in einer Art teilgefülltem Hohlleiter. Der Hohlleiter wird gebildet aus dem Bauteil B, der Rückseitenmetallisierung RM und den Via-Holes VH (Fig. 5). Im Bereich 4 ist die stufenförmige Struktur des Bauteils B mit der Mikrostreifenleitung ML verbunden (Fig. 6). Die Seitenwände des Bauteils B sind durch eine sogenannte Schirmreihe aus Via-Holes VH leitfähig mit der Rückseitenmetallisierung RM des Substrats S verbunden.
    Dadurch bildet sich ein dielektrisch belasteter Steghohlleiter. Die Signalenergie konzentriert sich zwischen der Rückseitenmetallisierung RM und dem aus der Mikrostreifenleitung ML und dem der Stufe ST1 des Bauteils B gebildeten Steg.
  • Im Vergleich zu Bereich 4 nimmt im Bereich 5 die Höhe der im Bauteil B enthaltenen Stufenstruktur ST ab, so dass beim formschlüssigen Zusammensetzen des Bauteils B auf die Landestruktur LS des Substrats S ein definierter Luftspalt L zwischen dem Substratmaterial und der Stufenstruktur ST entsteht (Fig. 7). Die Seitenwände des Bauteils B sind durch Via-Holes VH leitfähig mit der Rückseitenmetallisierung RM verbunden. Dadurch bildet sich ein teilgefüllter dielektrisch belasteter Steghohlleiter.
  • Erfindungsgemäß erweitert sich die Breite der Stufe quer zur Längsrichtung des Hohlleiters HL um das Feldbild aus Bereich 4 allmählich an das Feldbild der Hohlleitermode anzugleichen (Bereich 6). Die Länge, Breite und Höhe der Stufen sind so gewählt, dass die Impedanz der Mikrostreifen-Mode Z0 in die Impedanz der Hohlleitermode ZHL am Ende von Bereich 6 transformiert wird. Bei Bedarf kann die Anzahl der Stufen in der Struktur des Bauteils B im Bereich 5 auch erhöht werden.
  • Bereich 6 zeigt den Hohlleiterbereich HB. Das Bauteil B bildet die Seitenwände und den Deckel des Hohlleiters HL. Der Hohlleiterboden wird von der Landestruktur LS des Substrats S gebildet, d.h. im Vergleich zu Bereich 5 befindet jetzt keine dielektrische Füllung im Hohlleiter HL.
  • Eine oder mehrere quer zur Ausbreitungsrichtung der Hohlleiterwelle verlaufende Schirmreihen aus Via-Holes VH im Übergangsbereich zwischen Bereich 5 und Be reich 6 realisieren den Übergang zwischen dem teilweise dielektrisch gefüllten Hohlleiter und dem rein luftgefüllten Hohlleiter. Gleichzeitig wird durch diese Schirmreihen die Einkopplung des Signals zwischen der Landestruktur LS und der Rückseitenmetallisierung verhindert.
  • In Bereich 6 kann im Kappenoberteil optional auch eine Stufenstruktur (analog zu der Stufenstruktur im Bereich 5) vorhanden sein.
    Die Länge und Höhe dieser Stufen ist analog zu Bereich 5 so gewählt, dass in Kombination mit den anderen Bereichen die Impedanz der Mikrostreifen-Mode Z0 in die am Ende von Bereich 6 vorliegende Impedanz ZHL der Hohlleitermode transformiert wird.
  • In Fig. 9 ist eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikrostreifen-Hohlleiter-Überganges dargestellt. Mit dieser Ausführungsform ist es möglich, einen einfachen und kostengünstigen Hohlleiterübergang zu realisieren, bei dem das Hochfrequenzsignal durch das Substrat S hindurch nach unten durch die im Substrat enthaltene durchgängige Hohlleiteröffnung DB ausgekoppelt werden kann. Die Hohlleiteröffnung DB weist vorteilhaft elektrisch leitende Innenwände (IW) auf. Das Bauteil B weist vorteilhaft im Bereich der Durchbrechung DB auf der der Hohlleiteröffnung DB gegenüberliegenden Seitenwand eine Stufenform ST auf. Mit dieser Stufenform ST wird die Hohlleiterwelle um 90° vom Hohlleiterbereich HB des Bauteils B in die Hohlleiteröffnung DB des Substrats S umgelenkt. Auf der Unterseite des Substrats S kann im Bereich der Hohlleiteröffnung DB z.B. ein weiterer Hohlleiter oder ein Strahlungselement angeordnet sein. Im vorliegenden Beispiel in Fig. 9 ist an der Rückseitenmetallisierung RM ein weiteres Trägermaterial TP, z.B. eine ein- bis mehrlagige Leiterkarte oder ein Metallträger angebracht. Der Vorteil dieser Anordnung besteht im Vergleich zu DE 197 41 944 A1 in dem vereinfachten und kostengünstigeren Aufbau des Substrats S und des Trägermaterials TP. Die Hohlleiteröffnung wird durchgängig gefräst und die Innenwände durch Galvanik metallisiert. Beide Arbeitsschritte sind in der Leiterplattentechnologie übliche, leicht durchführbare Standardverfahren.

Claims (7)

  1. Anordnung für einen Übergang zwischen einer Mikrostreifenleitung und einem Hohlleiter, umfassend
    - eine auf einer Oberseite eines dielektrischen Substrats (S) aufgebrachte Mikrostreifenleitung (ML),
    - einen auf der Oberseite des Substrats (S) aufgebrachten Hohlleiter mit einer Öffnung (OB) an mindestens einer Stirnfläche, wobei eine Seitenwand des Hohlleiters eine auf dem Substrat (S) ausgeführte metallisierte Schicht (LS) ist,
    - eine in der metallisierten Schicht (LS) ausgeführte Aussparung (A), in die die Mikrostreifenleitung (ML) durch die Öffnung (OB) in den Hohlleiter hineinragt,
    - eine auf einer Rückseite des Substrats (S) ausgeführte Rückseitenmetallisierung (RM),
    - elektrisch leitende Durchkontaktierungen (VH) zwischen der metallisierten Schicht (LS) auf der Oberseite des Substrats (S) und der Rückseitenmetallisierung (RM), welche die Aussparung (A) umgeben,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    im Bereich der Öffnung (OB) des Hohlleiters an einer , der Oberseite des Substrats(s) gegenüberliegen der Seitenwand des Hohlleiters eine, in mindestens einem Teil (ST1) mit der Mikrostreifenleitung (ML) leitend verbundene, stufenförmige Struktur (ST) ausgeführt ist, wobei die Stufen der stufenförmigen Struktur (ST) eine in den Übergang abgewandten Längsrichtung des Hohlleiters zunehmende Breite aufweisen.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlleiter ein SMD-Bauteil ist.
  3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die stufenförmige Struktur (ST) an der der Aussparung (A) gegenüberliegenden Seitenwand des Hohlleiters ausgeführt ist.
  4. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Durchkontaktierungen (VH) in mehreren parallel zueinander angeordneten Reihen verlaufen.
  5. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (S) im Bereich der metallisierten Schicht (LS) auf der Oberseite des Substrats (S) eine Hohlleiteröffnung (DB) aufweist.
  6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenoberflä-che der Hohlleiteröffnung (DB) elektrisch leitend ist.
  7. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die der Oberseite des Substrats gegenüberliegende Seitenwand des Hohlleiters im Bereich der Hohlleiteröffnung (DB) eine stufenförmige Struktur (ST) aufweist.
EP03798047A 2002-09-20 2003-07-30 Übergang zwischen einer mikrostreifenleitung und einem hohlleiter Expired - Lifetime EP1540762B1 (de)

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DE10243671A DE10243671B3 (de) 2002-09-20 2002-09-20 Anordnung für einen Übergang zwischen einer Mikrostreifenleitung und einem Hohlleiter
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