DE102007021899A1 - Mikrowellenschaltung mit Defected Ground Structure Filter - Google Patents

Mikrowellenschaltung mit Defected Ground Structure Filter Download PDF

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Abstract

Eine Mikrowellenschaltung hat einen ersten Balun (40) zur Umwandlung eines asymmetrischen Signals in ein symmetrisches Signal innerhalb einer Nutzbandbreite und ein Defected Ground Structure Filter (41). Das Defected Ground Structure Filter (41) ist in Streifenleitungstechnik durch mindestens eine Aussparung in der Metallisierung (9) in einer Rückseite (5) eines Substrats (6) und zwei darüber verlaufende Signal-Leitungen, die mit dem ersten Balun (40) verbunden sind, realisiert.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Mikrowellenschaltung zur Umwandlung von asymmetrischen Signalen in symmetrische Signale, welche aus einem Balun und einem Defected Ground Structure Filter aufgebaut ist.
  • Zur Mischung von Millimeterwellensignalen an Gegentaktmischern existieren bislang keine konzentrierten, balancierenden Bauelemente. Unbalanciert geführte Signale werden durch planare Baluns (z. B. Marchand-Baluns) balanciert. Auf Grund von unvermeidbaren Asymmetrien bei der Realisierung besitzt ein planarer Balun immer nur eine endliche Unterdrückung der unerwünschten Gleichtakt-Mode. In einem Mischer werden neben den gewünschten Signalen stets unerwünschte Signale, die sogenannten Spiegelfrequenzen auf eine identische Zwischenfrequenz gemischt. Da insbesondere die Gleichtakt-Mode zu der Bildung von unerwünschten Mischprodukten beiträgt, können diese nur endlich unterdrückt werden.
  • Zum Stand der Technik sei auf die US 2005/0088252 A1 , aus der eine Bauart eine Marchand Baluns hervorgeht, und auf die EP 1 170 817 A1 , aus der ein Defected Ground Structure Filter mit jedoch nur einer Leitung auf dem Substrat bekannt ist, verwiesen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mikrowellenschaltung zu schaffen, welche innerhalb der Nutzbandbreite des verwendeten Baluns asymmetrische Signalanteile unterdrückt und insbesondere in einer Mischer-Konfiguration auch ausserhalb der Nutzbandbreite der verwendeten Baluns gezielt asymmetrische Signale unterdrückt, um z. B. aus Spiegelfrequenzen resultierende Mischprodukte zu entfernen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der hierauf rückbezogenen Unteransprüche.
  • Zur Verarbeitung z. B. in einem Gegentakt-Mischer muss ein asymmetrisches Signal möglichst vollständig in ein symmetrisches Signal umgewandelt werden. Hierzu wird ein Balun und ein nachgeschaltetes Filter eingesetzt. Der Filter ist erfindungsgemäß ein Defected Ground Structure Filter. Ein solches Filter ist durch eine oder mehrere Aussparungen in der Metallisierung der Rückseite eines Substrats unter zwei auf der Vorderseite verlaufenden, symmetrischen Leitungen realisiert. Durch die Verbindung des Baluns mit dem Filter wird eine gemeinsame Übertragungskennlinie erzielt. So wird die Frequenzcharakteristik des Baluns durch das Filter verbessert. Eine vorteilhafte Eigenschaft des Defected Ground Structure Filters mit erfindungsgemäß zwei Leitungen auf der Vorderseite des Substrats ist, dass bei symmetrischen Leitungen Gleichtakt-Signalanteile sehr viel stärker gefiltert werden als Gegentakt-Signalanteile. Dies führt zu einer gewünschten Unterdrückung der Gleichtakt-Signalanteile am Ausgang des Filters.
  • Da vorteilhafterweise der Balun über eine Nutzbandbreite und das Filter über eine damit überlappende Filterbandbreite verfügen, kann die Gesamtfrequenzcharakteristik des Systems einfach eingestellt werden. Frequenzbereiche, in welchen der Balun nicht die benötigte Frequenzcharakteristik erbringt, werden durch den Filter verbessert. Die vorteilhafte Ausführung des Defected Ground Structure Filters durch eine oder mehrere kreisförmige, hantelförmige, rechteckförmige, dreieckförmige oder aus Polygonzügen aufgebaute Aussparungen in der metallisierten Rückseite des Substrats führt zu einer genau einstellbaren gewünschten Frequenzcharakteristik des Defected Ground Structure Filters.
  • Die Verbindung des ersten Baluns zu einem Referenzpotential wird vorzugsweise durch eine kapazitive Kopplung oder eine leitende Verbindung erreicht. Durch diese Verbindung wird die Funktionsweise des Marchand Baluns ermöglicht. Gleichzeitig wird eine gewünschte Frequenzcharakteristik erzeugt. So können bei Einsatz einer kapazitiven Kopplung niederfrequente Signale, z. B. ein Zwischenfrequenzsignal eines nachgeschalteten Mischers, weniger stark mit dem Referenzpotential verbunden werden als höherfrequente Signale. Dies ist für die später beschriebene Auskopplung eines Gleichtakt-Zwischenfrequenz-Signals vorteilhaft. Bei Anwendung alternativer Frequenzkonzepte kann eine leitende Verbindung vorteilhaft sein.
  • Eine beispielhafte Weiterbildung der Erfindung ist die Verbindung Defected Ground Structure Filter mit einem Mischer. Dabei erzeugt der Mischer aus dem gewünschten Eingangs-Signal und eventuellen Spiegelfrequenz-Signalen verschiedener Mischordnungen als Mischprodukt eine Zwischenfrequenz. Die beispielhafte Weiterbildung erlaubt die Nutzung der vorteilhaften Frequenzcharakteristik des Defected Ground Structure Filters in einem Mischer. Das Oszillator-Signal des Mischers wird dabei über einen zweiten Balun symmetriert. Dadurch wird auch bei diesem Signal eine Unterdrückung der unerwünschten Gleichtakt-Mode erreicht. Da an dem zweiten Balun vorteilhafterweise kein Signal ausgekoppelt wird, ist die leitende Verbindung zu einem Referenzpotential möglich und erwünscht. Sie erfolgt z. B. durch eine Durchkontaktierung zur Metallisierung der Substratrückseite.
  • Durch die beispielhafte Ausführung der eingesetzten Baluns als Marchand-Baluns wird eine homogene Frequenzcharakteristik innerhalb der Nutzbandbreite erreicht. Gleichzeitig wird ein vorteilhafter rascher Anstieg der Dämpfung ausserhalb der Nutzbandbreite erzielt. Durch eine beispielhafte Aussparung in der Metallisierung der Rückseite des Substrats unter den Baluns wird die Kopplung der Signale in dem jeweiligen Balun erhöht.
  • Durch die vorteilhafte Dimensionierung der Nutzbandbreite des Baluns und des Defected Ground Structure Filters wird erreicht, dass die gewünschte auszukoppelnde Zwischenfrequenz nur schwach gedämpft wird. Der erste Balun verfügt vorteilhafterweise über einen vierten Anschluss. Dieser dient dem Auskoppeln des Zwischenfrequenzsignals. Alternativ kann beispielsweise zwischen Defected Ground Structure Filter und erstem Balun ein Anschluss zum Auskoppeln des Zwischenfrequenz-Signals eingefügt werden.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung, in der ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, beispielhaft beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
  • 1 beispielhafte Verläufe des elektrischen Feldes bei Gegentakt-Moden und Gleichtakt-Moden an zwei symmetrischen Mikrostreifenleitern;
  • 2 einen beispielhaften Aufbau eines Defected Ground Structure Filters in einer Mirkostreifenleiterplatte mit nur einer Leitung;
  • 3 einen beispielhaften Aufbau eines Defected Ground Structure Filters in einer Mirkostreifenleiterplatte mit zwei symmetrischen Leitungen;
  • 4a die frequenzabhängige Transmission und Reflexion der Gleichtakt-Mode durch ein Defected Ground Structure Filter in Mikrotreifenleitertechnik;
  • 4b die frequenzabhängige Transmission und Reflexion der Gegentakt-Mode durch ein Defected Ground Structure Filter in Mikrotreifenleitertechnik;
  • 5 das Prinzip-Schaltbild eines beispielhaften Baluns einfacher Bauart;
  • 6 das Schaltbild eines beispielhaften Marchand-Baluns;
  • 7 ein beispielhaften Marchand-Balun in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform in Mikrostreifenleitertechnik;
  • 8 die frequenzabhängige Dämpfung des übertragenen Signals eines beispielhaften Marchand-Baluns in Mikrostreifenleitertechnik getrennt nach Gegentakt-Mode und Gleichtakt-Mode;
  • 9 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Baluns mit Filter in Mikrostreifenleitertechnik;
  • 10a die frequenzabhängige Dämpfung des übertragenen Signals eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemässen Baluns mit Defected Ground Structure Filter in Mikrostreifenleitertechnik getrennt nach Gegentakt-Moden und Gleichtakt-Mode;
  • 10b die frequenzabhängige Dämpfung eines beispielhaften auszukoppelnden Zwischenfrequenz-Signals eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemässen Baluns mit Defected Ground Structure Filter in Mikrostreifenleitertechnik.
  • 11 das Prinzip-Schaltbild eines beispielhaften Mischers und;
  • 12 ein erfindungsgemässes Ausführungsbeispiel des Mischers in Mikrostreifenleitertechnik.
  • Zunächst wird anhand der 14b der Aufbau und die Funktionsweise eines Defected Ground Structure Filters (Filter mit defekter Masse-Struktur unter dem Leiter einer Mikrostreifenleitung) erläutert. Mittels 58 werden der Aufbau und die Funktionsweise verschiedener Formen von Baluns veranschaulicht. Anhand der 912 werden der Aufbau und die Funktionsweise verschiedener Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Vorrichtung gezeigt. Identische Elemente wurden in ähnlichen Abbildungen zum Teil nicht wiederholt dargestellt und beschrieben.
  • 1 zeigt die Feldverläufe des elektrischen Feldes bei unterschiedlichen Signalen an zwei symmetrischen, gekoppelten Mikrostreifenleitern. Dabei ist im oberen Bereich der 1 der elektrische Feldverlauf 3 von Gegentakt-Moden in symmetrischen Mikrostreifenleitern 1 dargestellt. Die beiden symmetrischen Mikrostreifenleiter 1 sind auf einem Substrat 6 aufgebracht. Die Rückseite des Substrats 6 ist mit einer im wesentlichen flächendeckenden Metallisierung 5 versehen. Im unteren Bereich der 1 ist der elektrische Feldverlauf 4 von Gleichtakt-Moden in symmetrischen Mikrostreifenleitern 2 dargestellt. Die symmetrischen Mikrostreifenleiter 2 sind auch hier auf einem Substrat 6 aufgebracht. Die Rückseite des Substrats 6 ist auch hier mit einer Metallisierung 5 versehen.
  • Der unterschiedliche Feldverlauf ist deutlich erkennbar. So verläuft das elektrische Feld 3 bei Gegentakt-Moden in symmetrischen Mikrostreifenleitern 1 hauptsächlich zwischen den symmetrischen Mikrostreifenleitern 1. Die Feldlinien berühren die Metallisierung 5 der Rückseite des Substrats 6 nahezu nicht. Das elektrische Feld 4 bei Gleichtakt-Moden in symmetrischen Mikrostreifenleitern 2 verläuft ausschließlich zwischen den symmetrischen Mikrostreifenleitern 1 und der Metallisierung 5 der Rückseite des Substrats 6. Ein Einfluss der Metallisierung 5 der Rückseite des Substrats 6 auf den Feldverlauf 3 und 4 ist somit bei Gegentakt-Moden in bedeutend geringerem Umfang gegeben als bei Gleichtakt-Moden.
  • 2 zeigt den beispielhaften Aufbau eines Defected Ground Structure Filters in einer Mikrostreifenleiterplatte mit nur einer Leitung 10. Die Metallisierung 5 der Rückseite des Substrats 6 weist eine Aussparung 9 auf. Über der Aussparung 9 verläuft die Leitung 10. Unter der Leitung 10 formt die Aussparung 9 eine Einschnürung 8. Die Aussparung beeinflusst den Feldverlauf an der Metallisierung 5. Sie stellt für Signale bestimmter Frequenzen ein Hindernis dar. Die Form der Aussparung 9 reguliert die Art des Einflusses auf die Signale. Der Einfluss tritt in starkem Masse für alle auf dem Leiter laufenden Signalen bestimmter Frequenzen auf, da der Feldverlauf stets zwischen dem Leiter 10 und der Metallisierung 5 besteht.
  • 3 zeigt den beispielhaften Aufbau eines Defected Ground Structure Filters in einer Mirkostreifenleiterplatte mit zwei im Rahmen der Erfindung verwendeten symmetrischen Leitungen. Anstatt des einzelnen Leiters 10 der 2 verlaufen hier erfindungsgemäß zwei symmetrische Leitungen 11 über der Einschnürung 8 der Aussparung 9 der Metallisierung 5 der Rückseite des Substrats 6. Gleichtakt-Moden auf den symmetrischen Leitern 11 werden analog einem Signal auf einem einzelnen Leiter 10 durch die Aussparung 9 in der Metallisierung 5 beeinflusst. Gegentakt-Moden, deren Feldverlauf jedoch die Metallisierung 5 der Rückseite des Substrats 6 nahezu nicht berührt, werden durch Aussparungen in der Metallisierung 5 nahezu nicht beeinflusst.
  • 4a zeigt die frequenzabhängige Reflexion 16 und Transmission 15 der Gleichtakt-Mode durch ein Defected Ground Structure Filter in Mikrostreifenleitertechnik bei zwei symmetrischen Leitungen. Im Filterbereich von ca. 35 GHz bis 55 GHz wird die Gleichtakt-Mode nahezu vollständig reflektiert, während gleichzeitig die Transmission auf bis zu –50 dB zurückgeht. Ausserhalb dieses Filterbereichs werden ähnlich große Signalanteile reflektiert und transmittiert. Weit ausserhalb des Filterbereichs, z. B. unterhalb von 30 GHz übertrift die Transmission 15 die Reflexion 16.
  • 4b zeigt die frequenzabhängige Reflexion 160 und Transmission 150 der Gegentakt-Mode durch ein Defected Ground Structure Filter in Mikrostreifenleitertechnik bei zwei symmetrischen Leitungen. Unabhängig vom Filterbereich wird nahezu das gesamte Signal transmittiert.
  • 5 zeigt das Prinzip-Schaltbild eines beispielhaften Baluns einfacher Bauart. Ein asymmetrisches Eingangssignal 17 wird gegenüber einem Referenzpotential (Masse) in den Balun eingespeist. Über einen Leitungskoppler 18 koppelt das Signal in einen zweiten Leiter ein. Dadurch wird das asymmetrische Signal in ein symmetrisches Signal umgewandelt. Am Ausgang des Baluns kann das Signal 19, im idealen Fall bestehend nur noch aus einer Gegentakt-Mode, entnommen werden.
  • Ein aufwendigerer, aber effektiverer Balun, ein Marchand-Balun wird in 6 gezeigt. Ein asymmetrisches Eingangs-Signal 17 wird gegenüber einem Referenzpotential in den Balun, eingespeist. Über einen Leitungskoppler 18 koppelt das Signal in einen zweiten Leiter ein. Durch eine doppelte Mittelanzapfung kann das Ausgangs-Signal entnommen werden. Dadurch wird das asymmetrische Signal ein symmetrisches Signal umgewandelt. Am Ausgang des Baluns kann das symmetrische Signal 19, im idealen Fall bestehend nur noch aus einer Gegentakt-Mode, entnommen werden. Bei realen Signalen wird ein wesentlich günstigeres Übertragungsverhalten erreicht als bei dem einfachen Balun aus 5. Die Nutzbandbreite des Baluns, in welcher er die Mode erzeugt und die unerwünschte Mode im Ausgangssignal ausreichend unterdrückt, ist breiter und die Übertragungsfunktion innerhalb der Bandbreite gleichmäßiger.
  • 7 zeigt einen beispielhaften Marchand-Balun in einer erfindungsgemäßen bevorzugten Ausführung in planarer Technik. Das asymmetrische Eingangs-Signal wird über den Anschluss 23 eingespeist. Die beiden Äste 25, 26 des Kopplers koppeln das Signal auf die zwei symmetrischen Leitungen 30. Die symmetrische Fortsetzung des zweiten Astes 24 des Kopplers dient der Symmetrie des Aufbaus und damit der Symmetrie des Ausgangs-Signals. Die Kopplung des Baluns wird optional durch die Aussparungen 29 in der Metallisierung der Substratrückseite unter dem Balun erhöht. Die Verbindung zu einem Referenzpotential erfolgt durch kapazitive Kopplung zur Metallisierung der Substratrückseite über z. B. eine Butterfly-Struktur 28. Über die Leitungen 27 und den Anschluss 22 kann ein asymmetrisches Signal, z. B. ein Zwischenfrequenz-Signal eines Mischers, ausgekoppelt werden.
  • 8 zeigt die frequenzabhängige Dämpfung des übertragenen Signals des in 7 gezeigten Marchand-Baluns in Mikrostreifenleitertechnik getrennt nach Gegentakt-Mode und Gleichtakt-Mode von dem Anschluss 23 zu den symmetrischen Leitungen 30. Innerhalb der Nutzbandbreite von ca. 40 GHz bis 60 GHz wird die Gegentakt-Mode 35 nahezu nicht gedämpft. Gleichzeitig wird die Gleichtakt-Mode 34 um bis zu ca. 15 dB gedämpft. Ausserhalb des Nutzbandbreite verkehrt sich das Dämpfungsverhältnis ins Gegenteil. So wird bei einer Frequenz von 10 GHz die Gleichtakt-Mode 34 um ca. 15 dB gedämpft während die Gegentakt-Mode 35 um ca. 35 dB gedämpft wird.
  • In 9 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Baluns mit erfindungsgemäßem Defected Ground Structure Filter in Mikrostreifenleitertechnik dargestellt. Der Marchand-Balun 40 ist mit dem Defected Ground Structure Filter 41 über die zwei symmetrischen Leitungen 30 verbunden. Die hantelförmigen Aussparungen 42 der Metallisierung der Substratrückseite sind unter den zwei symmetrischen Leitungen 30 angeordnet. Das Ausgangs-Signal, welches im Wesentlichen aus einer Gegentakt-Mode besteht, wird über die zwei symmetrischen Leitungen 30 ausgegeben.
  • 10a zeigt die frequenzabhängige Dämpfung des übertragenen Signals eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemässen Baluns mit Filter in Mikrostreifenleitertechnik getrennt nach Gegentakt-Mode und Gleichtakt-Mode von dem Anschluss 23 zu den Enden der symmetrischen Leitungen 30. Innerhalb der Nutzbandbreite des Baluns von ca. 40 GHz bis 60 GHz wird die Gegentakt-Mode 47 nahezu nicht gedämpft. Gleichzeitig wird die Gleichtakt-Mode 46 um bis zu ca. 60 dB gedämpft. Oberhalb der Nutzbandbreite des Baluns wird ein günstiges Dämpfungsverhältnis der Gleichtakt-Mode bis zu sehr hohen Frequenzen von über ca. 75 GHz beibehalten. Unterhalb der Nutzbandbreite verkehrt sich das Dämpfungsverhältnis ins Gegenteil. So wird bei einer Frequenz von 10 GHz die Gleichtakt-Mode 34 um ca. 13 dB gedämpft während die Gegentakt-Mode 35 um ca. 48 dB gedämpft wird.
  • In 10b wird die frequenzabhängige Dämpfung eines beispielhaften auszukoppelnden Zwischenfrequenz-Signals eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemässen Baluns mit Defected Ground Structure Filter in Mikrostreifenleitertechnik von den Enden der symmetrischen Leitung 30 zu dem Anschluss 22. Innerhalb einer Filterbandbreite hier z. B. 45 GHz bis 70 GHz, wird das Zwischenfrequenz-Signal sehr stark gedämpft. Ausserhalb der Filterbandbreite wird es nur sehr schwach gedämpft, und damit erfolgreich ausgekoppelt.
  • 11 zeigt das Prinzip-Schaltbild eines beispielhaften Mischers und seiner Verschaltung. Über einen ersten Koppler 51 wird ein Hochfrequenz-Signal 50 balanciert in das mischende, nichtlineare Bauelement 53 übertragen. Über einen zweiten Koppler 56 wird ein Lokal-Oszillator-Signal 57 balanciert in das mischende, nichtlineare Bauelement 53 übertragen. Die Mittelanzapfung des ersten Kopplers 51 dient dabei der Auskopplung einer Zwischenfrequenz 52. Die Mittelanzapfung des zweiten Kopplers 56 ist mit dem Referenzpotential 55 (Masse, Ground) verbunden. Durch die üblicherweise als Diodenring bezeichnete Verschaltung 53 von vier Dioden 54, werden die Signale gemischt. Der Ersatz der Dioden durch alternative nichtlineare Bauelemente ist in vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung möglich. Durch den beispielhaften Einsatz eines Doppel-Gegentakt-Mischers oder Ringmischers kann gegenüber dem Einsatz eines Ein-Diodenmischers oder Gegentakt-Mischers eine bessere Unterdrückung der geraden Mischprodukte des Lokal-Oszillator-Signals 57 und eine verbesserte Isolation der Mischertore erreicht werden.
  • Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Schaltung mit mischendem, nichtlinearen Bauelement ist in 12 gezeigt. Ein erster Marchand-Balun 60 ist mit einem Defected Ground Structure Filter 61 verbunden. Der Defected Ground Structure Filter 61 ist wiederum mit einem mischenden, nichtlinearen Bauelement 62, bestehend aus einem Diodenring verbunden. Das mischende, nichtlineare Bauelement 62 ist vorzugsweise auf einem eigenständigen Halbleiter-Substrat gefertigt und Hybridtechnik mittels Bond- oder Lötverbindungen 69 an dem Defected Ground Structure Filter 61 angeschlossen. Das mischende, nichtlineare Bauelement 62 ist mit einem zweiten Balun 64 ebenfalls über Bond- oder Lötverbindungen 69 verbunden. Ein asymmetrisches Eingangs-Signal wird über den Anschluss 66 in den Marchand-Balun 64 eingespeist. Es wird durch den Marchand-Balun 64 in ein symmetrisches Signal, welches im Wesentlichen eine Gegentakt-Mode und eine sehr viel schwächere Gleichtakt-Mode beinhaltet, umgewandelt. Zur Verbesserung der Symmetrierung dieses signals ist der Einsatz eines zweiten Defected Ground Structure Filters zwischen dem zweiten Balun 64 und dem mischenden, nichtlinearen Bauelement 62 möglich. Die symmetrische Fortsetzung des zweiten Astes 67 des Kopplers dient der Symmetrierung des Aufbaus und damit der Symmetrie des Ausgangs-Signals. Die Kopplung des Baluns 64 wird durch Aussparungen 63, 68 in der Metallisierung der Substratrückseite unter dem Balun erhöht. Die Verbindung zu einem Referenzpotential erfolgt durch leitende Durchkontaktierung 65 zur Metallisierung der Substratrückseite.
  • Ein asymmetrisches Eingangs-Signal wird über einen Anschluss 23 des ersten Marchand-Baluns 60 der Schaltung zugeführt. Es wird durch den ersten Marchand-Balun 60 in ein symmetrisches Signal, welches eine ausgeprägte Gegentakt-Mode und eine sehr viel schwächere Gleichtakt-Mode beinhaltet, umgewandelt. Das Defected Ground Structure Filter 61 dämpft die Gleichtakt-Mode zusätzlich.
  • Im Mischer 62 wird das Eingangs-Signal, das über den Balun 60 zugeführt wird, mit einem Oszillator-Signal, das über den Balun 64 zugeführt wird, gemischt. Dabei entsteht im Diodenring ein Zwischenfrequenz-Signal.
  • Zusätzlich zu dem erwünschten Eingangs-Signal werden unerwünschte Spiegelfrequenz-Signale verschiedener Mischordnungen zu der selben Zwischenfrequenz gemischt. Der Balun 60 erzeugt hautsächlich außerhalb aber auch innerhalb seiner Nutzbandbreite in nicht unerheblichem Maße Signalanteile im Gleichtakt-Mode. Da Gleichtakt-Signalanteile zur Bildung von harmonischen Mischprodukten beitragen, wird durch die vorteilhafte Wirkung des Defected Ground Structure Filters 61, Gleichtakt-Moden stark zu dämpfen, ein Auftreten von Spiegelfrequenz-Mischprodukten bestimmter Mischordnungen weiter unterdrückt. Da das Zwischenfrequenz-Signal weit unterhalb der Filterbandbreite des Defected Ground Structure Filters 61 liegt, wird es, obwohl es als Gleichtakt-Mode vorliegt, nur schwach gedämpft. Es wird an einem Anschluss 22 des ersten Marchand-Baluns 60 ausgekoppelt.
  • Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Wie bereits erwähnt, können unterschiedliche Bauformen der Baluns, unterschiedliche Formen des Defected Ground Structure Filters, wie auch unterschiedliche Mischer verwendet werden. Alle vorstehend beschriebenen Merkmale oder in den Figuren gezeigten Merkmale sind im Rahmen der Erfindung beliebig miteinander kombinierbar.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 2005/0088252 A1 [0003]
    • - EP 1170817 A1 [0003]

Claims (21)

  1. Mikrowellenschaltung mit einem ersten Balun (40) zur Umwandlung eines asymmetrischen Signals in ein symmetrisches Signal innerhalb einer Nutzbandbreite und einem Defected Ground Structure Filter (41), wobei das Defected Ground Structure Filter (41) in Streifenleitungstechnik durch mindestens eine Aussparung in der Metallisierung (9) einer Rückseite (5) eines Substrats (6) und zwei auf der Vorderseite des Substrats (6) verlaufende Signal-Leitungen (30), die mit dem ersten Balun (40) verbunden sind, ausgebildet ist.
  2. Mikrowellenschaltung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Defected Ground Structure Filter (41) separat von dem ersten Balun (40) angeordnet und diesem nachgeschaltet ist.
  3. Mikrowellenschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Balun (40) an einem ersten Anschluss (23) ein asymmetrisches Eingangs-Signal zugeführt ist, dass der erste Balun (40) das Eingangs-Signal in ein symmetrisches Ausgangs-Signal in der Nutzbandbreite hauptsächlich bestehend aus einer Gegentakt-Mode umwandelt und dass das symmetrische Ausgangs-Signal an zwei weiteren Anschlüssen (30) des ersten Baluns (40) vorliegt, die mit dem Defected Ground Structure Filter (41) verbunden sind.
  4. Mikrowellenschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Defected Ground Structure Filter (41) Gleichtakt-Signalanteile stark dämpft und dass das Defected Ground Structure Filter (41) Gegentakt-Signalanteile höchstens schwach dämpft.
  5. Mikrowellenschaltung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Balun (40) Gleichtakt-Signalanteile im Ausgangs-Signal innerhalb seiner Nutzbandbreite mit geringem Anteil erzeugt, und dass der erste Balun (41) Gleichtakt-Signalanteile im Ausgangs-Signal ausserhalb seiner Nutzbandbreite mit einem höheren Anteil erzeugt als innerhalb seiner Nutzbandbreite.
  6. Mikrowellenschaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Defected Ground Structure Filter (41) frequenzselektiv dämpft, wobei das Defected Ground Structure Filter (41) Frequenzen innerhalb seiner Filterbandbreite stärker dämpft, als ausserhalb seiner Filterbandbreite.
  7. Mikrowellenschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterbandbreite des Defected Ground Structure Filters (41) und die Nutzbandbreite des ersten Baluns (40) überlappen, und dass eine Kombination des Defected Ground Structure Filters (41) und des ersten Baluns (40) innerhalb der Nutzbandbreite des Baluns (40) Gleichtakt-Signalanteile im Ausgangs-Signal des Defected Ground Structure Filters (41) mit sehr viel geringerem Anteil erzeugt, als der erste Balun (40) ohne Defected Ground Structure Filter (41).
  8. Mikrowellenschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Defected Ground Structure Filter (41) ausserhalb der Nutzbandbreite des ersten Baluns (40) die Erzeugung von Gleichtakt-Signalanteilen reduziert.
  9. Mikrowellenschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Aussparung (9) in der Metallisierung (5) der Rückseite des Substrats (6) eine Hantelform, eine Kreisform, eine Rechteckform, Dreieckformen oder eine aus sonstigen Polygonzügen aufgebaute Form aufweist.
  10. Mikrowellenschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Balun (40) mit einem Referenzpotential verbunden ist, wobei der Anschluss an das Referenzpotential durch eine kapazitive Kopplung oder eine leitende Verbindung erfolgt.
  11. Mikrowellenschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Defected Ground Structure Filter (61) mit einem mischenden Bauelement (62) verbunden ist, dass das mischende Bauelement (62) mit dem Ausgangs-Signal des Defected Ground Structure Filters (61) und mit einem Oszillator-Signal beaufschlagt ist, und dass das mischende Bauelement (62) aus zumindest einem Eingangs-Signal, das über das Defected Ground Structure Filter (61) zugeführt wird, und dem Oszillator-Signal ein Zwischenfrequenz-Signal erzeugt.
  12. Mikrowellenschaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das mischende Bauelement (62) mit einem zweiten Balun (64) verbunden ist, dass das Oszillator-Signal dem mischenden Bauelement (62) über den zweiten Balun (64) zugeführt wird, und dass der zweite Balun (64) zur Umwandlung eines asymmetrischen Signals in ein symmetrisches Signalinnerhalb einer Nutzbandbreite eingesetzt ist.
  13. Mikrowellenschaltung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass dem zweiten Balun (64) an einem ersten Anschluss (66) ein asymmetrisches Eingangs-Signal zugeführt ist, dass der zweite Balun (64) das Eingangs-Signal in ein symmetrisches Ausgangs-Signal in der Nutzbandbreite hauptsächlich bestehend aus einer Gegentakt-Mode umwandelt, und dass das symmetrische Ausgangs-Signal an zwei weiteren Anschlüssen (70) des zweiten Baluns (64) vorliegt, die mit dem mischenden Bauelement (62) verbunden sind.
  14. Mikrowellenschaltung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Balun (64) mit einem Referenzpotential verbunden ist, wobei der Anschluss an das Referenzpotential durch eine kapazitive Kopplung oder eine leitende Verbindung (65) erfolgt.
  15. Mikrowellenschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder der zweite Balun (60, 64) ein Marchand-Balun ist.
  16. Mikrowellenschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Aussparung (9) in der Metallisierung (5) der Rückseite des Substrats (6) unter dem ersten und/oder dem zweiten Balun (60, 64) existiert.
  17. Mikrowellenschaltung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenfrequenz-Signal ausserhalb der Nutzbandbreite des ersten Baluns (60) liegt und/oder dass das Zwischenfrequenz-Signal ausserhalb der Filterbandbreite des Defected Ground Structure Filters (61) liegt.
  18. Mikrowellenschaltung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenfrequenz-Signal als Gleichtakt-Mode vorliegt und dass das Zwischenfrequenz-Signal vom Defected Ground Structure Filter (61) allenfalls schwach gedämpft wird.
  19. Mikrowellenschaltung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenfrequenz-Signal über einen vierten Anschluss des ersten Baluns (60) oder einen weiteren Anschluss zwischen dem ersten Balun (60) und dem Defected Ground Structure Filter (61) ausgekoppelt wird.
  20. Mikrowellenschaltung nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das mischende Bauelement (62) aus einem Eingangs-Signal und einem Spiegelfrequez-Eingangs-Signal, die beide über das Defected Ground Structure Filter (61) zugeführt werden, und dem Oszillator-Signal ein Zwischenfrequenz-Signal mit der gleichen Frequenz erzeugt.
  21. Mikrowellenschaltung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelfrequenz-Eingangs-Signale ausserhalb der Nutzbandbreite des ersten Baluns (60) und innerhalb der Filterbandbreite des Defected Ground Structure Filters (61) liegen und/oder dass die Spiegelfrequenz-Eingangs-Signale zu einem großen Anteil als Gleichtakt-Mode vorliegen, die von dem Defected Ground Structure Filter (61) stark gedämpft werden.
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