DE10023354A1 - Circuit board has electrically conducting structure in at least one defined area forming planar antenna terminated by at least one resistance in an at least approximately reflection-free manner - Google Patents

Circuit board has electrically conducting structure in at least one defined area forming planar antenna terminated by at least one resistance in an at least approximately reflection-free manner

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Abstract

The circuit board (17) has at least one insulating layer with electrically conducting structures on at least one side, whereby the electrically conducting structure in at least one defined area of the board forms a planar antenna (20) that is terminated by at least one resistance (22) in an at least approximately reflection-free manner. The antenna is in the form of a slot or fractal antenna.

Description

Leiterplatten bestehen aus mindestens einer Isolierschicht und darauf zumindest einseitig ausgebildeten leitfähigen Strukturen. Bei Mehrlagen-(Multilayer-)Leiterplatten sind die leitfähigen Strukturen in mehreren übereinander liegenden und durch Isolierschichten voneinander getrennten Lagen ausgebil­ det und an vorgegebenen Stellen mittels Durchkontaktierungen untereinander verbunden. Die leitfähigen Strukturen verbinden die Bauelemente der bestückten Leiterplatte (Baugruppe) zu einer elektrischen Schaltung.Printed circuit boards consist of at least one insulating layer and thereon at least one-sided conductive Structures. In the case of multilayer (multilayer) printed circuit boards, these are conductive structures in several superimposed and layers separated from each other by insulating layers det and at predetermined points by means of vias interconnected. Connect the conductive structures the components of the assembled printed circuit board (assembly) an electrical circuit.

Probleme der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) können durch geeignete Maßnahmen an der elektrischen Schaltung und/oder durch äußere Abschirmung der elektrischen Schaltung verringert werden. Zu den üblichen Maßnahmen an der Schaltung zählen die Filterung von Signalen, die Beschaltung von Stör­ quellen, lokale Abschirmmaßnahmen und eine EMV-gerechte Lay­ outgestaltung der Schaltung und der Leiterplatte. Die äußere Abschirmung der elektrischen Schaltung umfasst üblicherweise deren Anordnung in einem leitfähigen Gehäuse.Problems with electromagnetic compatibility (EMC) can through suitable measures on the electrical circuit and / or by external shielding of the electrical circuit be reduced. The usual measures on the circuit count the filtering of signals, the connection of interference sources, local shielding measures and an EMC-compliant lay design of the circuit and the circuit board. The outer Shielding of the electrical circuit usually includes their arrangement in a conductive housing.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitere, auf­ wandsarme EMV-Maßnahme anzugeben.The invention is based on another object specify low-wall EMC measure.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe bei einer Leiterplatte mit mindestens einer Isolierschicht und darauf zumindest ein­ seitig ausgebildeten leitfähigen Strukturen dadurch gelöst, dass in mindestens einem vorgegebenen Bereich der Leiterplat­ te die dortige leitfähige Struktur in Form einer planaren An­ tenne ausgebildet ist, die mit mindestens einem Widerstand zumindest annähernd reflexionsfrei abgeschlossen ist. Die Energie von elektromagnetischen Feldern im Bereich der Lei­ terplatte wird zu einem Teil von der Antenne aufgenommen und in dem Abschlusswiderstand in Wärme umgesetzt, so dass die elektrische Feldstärke in der Umgebung der Leiterplatte bzw. der darauf realisierten elektrischen Schaltung in einem sich aus der Antennencharakteristik ergebenden Frequenzbereich reduziert wird. Da die Antenne durch eine leitfähige Struktur auf der Leiterplatte gebildet wird, ist der mit dieser EMV- Maßnahme verbundene Aufwand minimal. Planare Antennen, z. B. Streifenleitungsantennen, die ein- oder mehrlagig auf Lei­ terplatten ausgebildet sind, sind zwar allgemein bekannt, je­ doch dienen die bekannten Antennen ausschließlich zum Senden bzw. Empfangen von Nutzsignalen und sind entsprechend be­ schaltet. Im übrigen wird jedoch aus EMV-Gründen für das Design von elektrischen Schaltungen, Leiterplatten und sie aufnehmenden Gehäusen ausdrücklich empfohlen, Strukturen, insbesondere Schlitze, zu vermeiden, die als Antennen bzw. Resonatoren wirksam werden können. Gemäß der Erfindung werden dagegen solche als Antennen wirksame Strukturen bewusst vor­ gesehen bzw. solche, aus irgendwelchen Gründen vorhandene antennenwirksame Strukturen genutzt, um in Verbindung mit einem möglichst reflexionsfreien Antennenabschluss eine Absorption von elektromagnetischen Wellen zu erreichen. Die Antenne kann dabei in beliebigen geeigneten Ausführungen ausgebildet sein, wie sie z. B. von Streifenleitungsantennen her bekannt sind; insbesondere bei Mehrlagen-Leiterplatten kann die Antenne auch mehrlagig aufgebaut sein, um ihre Band­ breite zu vergrößern. Vorzugsweise ist sie als Schlitzantenne ausgebildet. Der Vorteil der Schlitzantenne liegt insbeson­ dere darin, dass sie in einer flächenhaften leitfähigen Struktur ausgebildet sein kann, wie sie bei Leiterplatten in der Regel als Stromversorgungslage, insbesondere als elek­ trische Masse vorgesehen ist; von der Schlitzantenne oder mehreren Schlitzantennen in einer Stromversorgungslage wird daher kein Platz beansprucht, der für die Ausbildung der eigentlichen elektrischen Schaltung auf der Leiterplatte fehlen würde.According to the invention, the task with a printed circuit board with at least one insulating layer and at least one side conductive structures solved by that in at least one predetermined area of the circuit board te the conductive structure there in the form of a planar structure tenne is formed with at least one resistor is at least approximately reflection-free. The Energy from electromagnetic fields in the field of lei part of the plate is picked up by the antenna and converted into heat in the terminating resistor so that the  electrical field strength in the vicinity of the circuit board or the electrical circuit realized on it in one frequency range resulting from the antenna characteristic is reduced. Because the antenna has a conductive structure is formed on the circuit board, the one with this EMC Measure associated effort minimal. Planar antennas, e.g. B. Stripline antennas, the single or multi-layer on Lei terplatten are formed, are generally known, depending however, the known antennas are used only for transmission or receiving useful signals and are accordingly switches. For the rest, however, for EMC reasons Design of electrical circuits, circuit boards and them receiving housings expressly recommended, structures, in particular to avoid slits that act as antennas or Resonators can take effect. According to the invention on the other hand, such structures that act as antennas are consciously provided seen or existing for any reason antenna effective structures used in connection with an antenna termination that is as free of reflections as possible To achieve absorption of electromagnetic waves. The Antenna can be in any suitable version be trained how z. B. of stripline antennas are known here; especially with multilayer printed circuit boards the antenna can also be constructed in several layers to its band to enlarge width. It is preferably a slot antenna educated. The advantage of the slot antenna is in particular others in that they are in a flat conductive Structure can be formed, as in PCBs generally as a power supply situation, especially as an elec trical mass is provided; from the slot antenna or multiple slot antennas in a power supply location therefore no space required for the training of actual electrical circuit on the circuit board would be missing.

Wie bereits erwähnt, muss im Rahmen der Erfindung nicht zwingend eine Antenne separat vorgesehen werden, sondern es ist ebenso möglich und sogar besonders vorteilhaft, bereits aus irgendwelchen anderen Gründen vorhandene bzw. vorzusehen­ de antennenwirksame Strukturen durch reflexionsfreien Ab­ schluss zur Dämpfung von elektromagnetischen Feldern zu nut­ zen. Dies gilt insbesondere für Schlitze, die zur Segmentie­ rung von Stromversorgungs- bzw. Masselagen in diesen vorge­ sehen sind. Längere antennenwirksame Strukturen, hier z. B. längere Schlitze in einer Masselage, können dabei durch meh­ rere reflexionsarme Abschlusswiderstände in Antennensegmente unterteilt werden.As already mentioned, does not have to be within the scope of the invention mandatory an antenna can be provided separately, but it  is also possible and even particularly advantageous, already for any other reason existing or to be provided de Antenna-effective structures through reflection-free Ab conclusion for damping electromagnetic fields Zen. This is especially true for slots that are used for segmentation tion of power supply or ground layers in these are seen. Longer antenna-effective structures, here e.g. B. longer slots in a ground position can be caused by meh rere low-reflection terminating resistors in antenna segments be divided.

Der die Antenne abschließende Widerstand kann beispielsweise als SMD-Bauelement beim Bestücken der Leiterplatte auf die leitfähige Struktur der Antenne aufgebracht werden. Vorzugs­ weise wird der Widerstand auf die leitfähige Struktur der Antenne aufgedruckt, so dass er z. B. auch in den Innenlagen einer Mehrlagen-Leiterplatte untergebracht werden kann.The resistance terminating the antenna can, for example as an SMD component when assembling the circuit board on the conductive structure of the antenna are applied. Preferential the resistance to the conductive structure of the Antenna printed, so that he z. B. also in the inner layers a multi-layer circuit board can be accommodated.

Neben einer Antenne können auch weitere Antennen vorgesehen werden, um einen breiteren Frequenzbereich bei der Absorption von elektromagnetischen Feldern abdecken zu können. In diesem Zusammenhang ist die Antenne vorzugsweise innerhalb eines Arrays angeordnet, das aus weiteren, ebenfalls jeweils zumin­ dest annähernd reflexionsfrei abgeschlossenen Antennen besteht.In addition to an antenna, other antennas can also be provided to a wider frequency range in absorption of electromagnetic fields. In this The antenna is preferably connected within one Arrays arranged, which consist of further, each at least at least almost reflection-free antennas consists.

Weiterhin kann die Antenne eine fraktale Struktur aufweisen, um so die Dämpfungsbandbreite zu erhöhen.Furthermore, the antenna can have a fractal structure, so as to increase the damping bandwidth.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen; im Einzelnen zei­ gen,To further explain the invention, the following is based on the figures of the drawing are referred to; in detail gene,

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungs­ gemäßen Leiterplatte im Querschnitt, Fig. 1 shows an embodiment of the printed circuit board according to Inventive in cross-section,

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Bereich der Leiterplatte, in dem eine Schlitzantenne zur Absorption elektromagnetischer Wellen ausgebildet ist, die Fig. 2 is a plan view of an area of the circuit board in which a slot antenna for the absorption of electromagnetic waves is formed, the

Fig. 3, 4 und 5 weitere Ausführungsbeispiele für EMV-wirk­ same Antennen auf der Leiterplatte und Fig. 3, 4 and 5, further embodiments of EMC more same antenna on the circuit board and

Fig. 6 ein Beispiel für die Nutzung einer vorhan­ denen antennenwirksamen Struktur zur Dämpfung elektromagnetischer Felder. Fig. 6 shows an example of the use of an existing antenna structure for damping electromagnetic fields.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Mehrlagen-(Multi­ layer-)Leiterplatte mit einer ersten Isolierschicht 1 (Kern­ schicht), die beidseitig mit durch Ätzen von Kupferschichten gebildeten leitfähigen Strukturen 2 bzw. 3 versehen ist. Auf einer Leiterplattenseite sind übereinander zwei weitere Lagen mit leitfähigen Strukturen 4 und 5 ausgebildet, die gegenüber den jeweils darunter liegenden leitfähigen Strukturen durch weitere Isolierschichten 6 und 7 (Prepregs) isoliert sind. Die leitfähigen Strukturen 3, 4 und 5 in den verschiedenen Lagen sind an vorgegebenen Stellen über Durchkontaktierungen 8 miteinander verbunden. Innerhalb der einzelnen Lagen können Widerstände 9, insbesondere pull-up-Widerstände, auf die leitfähigen Strukturen, z. B. 3 aufgedruckt sein. Fig. 1 shows a cross section through a multi-layer (multi-layer) printed circuit board with a first insulating layer 1 (core layer), which is provided on both sides with conductive structures 2 and 3 formed by etching copper layers. On a circuit board side, two further layers with conductive structures 4 and 5 are formed one above the other, which are insulated from the respective underlying conductive structures by further insulating layers 6 and 7 (prepregs). The conductive structures 3 , 4 and 5 in the different layers are connected to one another at predetermined locations via plated-through holes 8 . Within the individual layers, resistors 9 , in particular pull-up resistors, can be applied to the conductive structures, e.g. B. 3 be printed.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel dient die mit 2 be­ zeichnete leitfähige Struktur als elektrische Masse und ist dementsprechend im Wesentlichen flächenhaft ausgebildet. In dieser leitfähigen Struktur 2 ist eine planare Antenne 10, hier in Form einer Schlitzantenne, ausgebildet und mit einem aufgedruckten Widerstand 11 zumindest annähernd reflexions­ frei abgeschlossen.In the exemplary embodiment shown, the conductive structure denoted by 2 serves as an electrical ground and is accordingly essentially flat. A planar antenna 10 , here in the form of a slot antenna, is formed in this conductive structure 2 and is at least approximately free of reflection with a printed resistor 11 .

Fig. 2 zeigt den betreffenden Bereich der Leiterplatte in Draufsicht, wobei die Schlitzantenne 10 rechteckförmig mit der Länge λ/2 ausgebildet ist und der Widerstand 11 in der Mitte der Schlitzantenne 10 auf dieser aufgedruckt ist. Fig. 2 shows the relevant area of the wiring board in plan view, wherein the slot antenna 10 rectangular in shape with the length λ / 2 is formed, and the resistor 11 is printed in the center of the slot antenna 10 thereon.

Bei dem alternativen Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist die Schlitzantenne 12 ringförmig ausgebildet. In the alternative embodiment according to FIG. 3, the slot antenna 12 is ring-shaped.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel für doppel-T-förmig ausgebildete Schlitzantennen 13, die in einem Array 14 angeordnet sind. FIG. 4 shows an example of double T-shaped slot antennas 13 which are arranged in an array 14 .

Fig. 5 zeigt ein Beispiel für eine Schlitzantenne 15 mit fraktaler Struktur. Fig. 5 shows an example of a slot antenna 15 having a fractal structure.

Fig. 6 zeigt eine mit Bauelementen 16 bestückte Leiterplatte 17, deren Schaltung in einen digitalen Schaltungsteil 18 und einen analogen Schaltungsteil 19 aufgeteilt ist. Beide Schal­ tungsteile 18 und 19 sind durch einen Schlitz 20 in einer Stromversorgungs-(Masse-)lage 21 voneinander getrennt, um Ausgleichsströme zwischen beiden Schaltungsteilen 18 und 19 zu verhindern. Der Schlitz 20 bildet eine antennenwirksame Struktur, die mit Widerständen 22 reflexionsfrei abgeschlos­ sen ist. Dabei wird der Schlitz 20 als aus mehreren Antennen­ segmenten bestehend betrachtet, von denen jedes Antennenseg­ ment durch jeweils einen der Widerstände 22 reflexionsfrei abgeschlossen ist. FIG. 6 shows a circuit board 17 equipped with components 16 , the circuit of which is divided into a digital circuit part 18 and an analog circuit part 19 . Both TIC parts 18 and 19 are position through a slot 20 in a power supply (ground) 21 separated from each other compensating currents between the two circuit parts 18 and to prevent the nineteenth The slot 20 forms an antenna-effective structure, which is completed with resistors 22 without reflection. The slot 20 is considered as consisting of several antenna segments, each antenna segment of which is completed by one of the resistors 22 without reflection.

Claims (6)

1. Leiterplatte mit mindestens einer Isolierschicht (1, 6, 7) und darauf zumindest einseitig ausgebildeten leitfähigen Strukturen (2, 3, 4, 5), wobei in mindestens einem vorgegebe­ nen Bereich der Leiterplatte die dortige leitfähige Struktur (2) in Form einer planaren Antenne (10) ausgebildet ist, die mit mindestens einem Widerstand (11) zumindest annähernd reflexionsfrei abgeschlossen ist. (Fig. 2, 2, 3)1. Printed circuit board with at least one insulating layer ( 1 , 6 , 7 ) and conductive structures ( 2 , 3 , 4 , 5 ) formed thereon at least on one side, the conductive structure ( 2 ) there in the form of a planar antenna ( 10 ) is formed, which is terminated with at least one resistor ( 11 ) at least approximately reflection-free. ( Fig. 2, 2, 3) 2. Leiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Antenne (10) als Schlitzantenne ausgebildet ist. (Fig. 1, 2, 3)2. Printed circuit board according to claim 1, characterized in that the antenna ( 10 ) is designed as a slot antenna. ( Fig. 1, 2, 3) 3. Leiterplatte nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Schlitzantenne (20) in einer als Stromversorgungslage, insbesondere als elektrische Masse, dienenden, flächenhaften, leitfähigen Struktur (21) ausge­ bildet ist. (Fig. 6)3. Printed circuit board according to claim 2, characterized in that the slot antenna ( 20 ) in a as a power supply position, in particular as an electrical ground, serving, areal, conductive structure ( 21 ) is formed. ( Fig. 6) 4. Leiterplatte nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der die An­ tenne (10) abschließende Widerstand (11) auf die leitfähige Struktur (2) aufgedruckt ist. (Fig. 1, 2, 3)4. Printed circuit board according to one of the preceding claims, characterized in that the on the antenna ( 10 ) final resistor ( 11 ) is printed on the conductive structure ( 2 ). ( Fig. 1, 2, 3) 5. Leiterplatte nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (13) innerhalb eines aus weiteren, ebenfalls jeweils zumin­ dest annähernd reflexionsfrei abgeschlossenen Antennen beste­ henden Arrays (14) angeordnet ist. (Fig. 4)5. Printed circuit board according to one of the preceding claims, characterized in that the antenna ( 13 ) is arranged within an existing array ( 14 ) consisting of further antennas consisting of at least approximately reflection-free antennas. ( Fig. 4) 6. Leiterplatten nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (15) eine fraktale Struktur aufweist. (Fig. 5)6. Printed circuit boards according to one of the preceding claims, characterized in that the antenna ( 15 ) has a fractal structure. ( Fig. 5)
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