DE102013216929A1

DE102013216929A1 - Leitungsüberbrückung für zwei Mikrostreifenleitungen und Verfahren

Info

Publication number: DE102013216929A1
Application number: DE102013216929.9A
Authority: DE
Inventors: Carsten Potratz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-08-26
Filing date: 2013-08-26
Publication date: 2015-02-26
Also published as: US9437915B2; US20150054602A1; JP2015043568A; JP6533041B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart eine Leitungsüberbrückung für zwei Mikrostreifenleitungen, welche jeweils zur Leitung von elektromagnetischen Wellen mit einer Wellenlänge im Millimeterwellenbereich ausgebildet sind, mit einem dielektrischen Resonator, mit einer ersten Kopplungsstelle, welche dazu ausgebildet ist, die leitungsgeführte elektromagnetische Welle, welche in der ersten Mikrostreifenleitung geführt wird, in den dielektrischen Resonator einzukoppeln, mit einer zweiten Kopplungsstelle, welche dazu ausgebildet ist, die in den dielektrischen Resonator eingekoppelte elektromagnetische Welle in die erste Mikrostreifenleitung auszukoppeln. Die vorliegende Erfindung offenbart ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Leitungsüberbrückung.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Leitungsüberbrückung für zwei Mikrostreifenleitungen, welche jeweils zur Leitung von elektromagnetischen Wellen mit einer Wellenlänge im Millimeterwellenbereich ausgebildet sind. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Leitungsüberbrückung.
Stand der Technik
In modernen elektronischen Anwendungen werden die Taktfrequenzen insbesondere digitaler Schaltkreise sowie die Frequenzen analoger Signale immer höher.
Die Wellenlängen der verarbeiteten Signale können dabei bis in den Millimeterbereich und darunter reichen.
Die Führung und Verteilung von hochfrequenten Signalen, deren Wellenlänge im Millimeterbereich liegt, erfolgt in industriellen Anwendungen üblicherweise durch eine konventionelle Leiterplattentechnologie, bei welcher spezielle Hochfrequenzsubstratmaterialien eingesetzt werden, die mit angepassten Mikrostreifenleitungen eine Frequenz von etwa 100GHz erlauben.
Die US 2013/021118 zeigt eine beispielhafte Mikrostreifenleitung.
Diese speziellen Hochfrequenzsubstratmaterialien sind allerdings sehr teuer und schwer zu verarbeiten. Daher wird meist nur ein einzelner Layer bzw. eine einzige Schicht in der Leiterplatte aus diesen Hochfrequenzsubstratmaterialien auf einer Seite des Leiterplattenstapels zur Verteilung der Hochfrequenzsignale angeordnet.
Die Beschränkung auf eine einzelne Lage des Leiterplattenstapels bzw. eine einzelne Signalebene zur Verteilung der Hochfrequenzsignale begrenzt allerdings die Designfreiheit beim Entwurf und Routing des Hochfrequenzsignalnetzes, da auf einem einzelnen Layer keine Überkreuzungen von unterschiedlichen Signalleitungen angeordnet werden können.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung offenbart eine Leitungsüberbrückung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9.
Demgemäß ist vorgesehen: E
ine Leitungsüberbrückung für zwei Mikrostreifenleitungen, welche jeweils zur Leitung von elektromagnetischen Wellen mit einer Wellenlänge im Millimeterwellenbereich ausgebildet sind, mit einem dielektrischen Resonator, mit einer ersten Kopplungsstelle, welche dazu ausgebildet ist, die leitungsgeführte elektromagnetische Welle, welche in der ersten Mikrostreifenleitung geführt wird, in den dielektrischen Resonator einzukoppeln, mit einer zweiten Kopplungsstelle, welche dazu ausgebildet ist, die in den dielektrischen Resonator eingekoppelte elektromagnetische Welle in die erste Mikrostreifenleitung auszukoppeln.
Ferner ist vorgesehen:
Ein Verfahren zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Leitungsüberbrückung für zwei Mikrostreifenleitungen, welche jeweils zur Leitung von elektromagnetischen Wellen mit einer Wellenlänge im Millimeterwellenbereich ausgebildet sind, mit den Schritten Anordnen einer ersten Kopplungsstelle in der ersten Mikrostreifenleitung, welche die leitungsgeführte elektromagnetische Welle, welche in der ersten Mikrostreifenleitung geführt wird, in einen dielektrischen Resonator einkoppelt, Anordnen einer zweiten Kopplungsstelle in der ersten Mikrostreifenleitung gegenüber der ersten Kopplungsstelle, wobei die zweite Kopplungsstelle die in den dielektrischen Resonator eingekoppelte elektromagnetische Welle in die erste Mikrostreifenleitung auskoppelt, und Anordnen des dielektrischen Resonators über der ersten Kopplungsstelle und der zweiten Kopplungsstelle.
Vorteile der Erfindung
Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Erkenntnis besteht darin, dass die Verwendung einer einzelnen Schicht in einem Leiterplattenstapel zur Verteilung der Hochfrequenzsignale die Designfreiheit des Entwicklers sehr stark einschränkt.
Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Idee besteht nun darin, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und eine Möglichkeit vorzusehen, auf einer solchen Schicht eines Leiterplattenstapels eine Kreuzung von Hochfrequenzsignalleitungen zu ermöglichen.
Dazu sieht die vorliegende Erfindung eine Leitungsüberbrückung für eine Mikrostreifenleitung vor, bei welcher für eine erste Mikrostreifenleitung eine Überbrücken einer zweiten Mikrostreifenleitung ermöglicht wird.
Dazu weist die erste Mikrostreifenleitung zwei Kopplungsstellen auf, über welchen ein dielektrischer Resonator angeordnet ist.
Die erste Kopplungsstelle dient dabei dazu, die elektromagnetische Welle, welche in der ersten Mikrostreifenleitung geführt wird, in den dielektrischen Resonator einzukoppeln.
Die zweite Kopplungsstelle dient dazu, die in den dielektrischen Resonator eingekoppelte elektromagnetische Welle aus dem dielektrischen Resonator in die erste Mikrostreifenleitung auszukoppeln.
Dabei können die Funktionen der ersten und der zweiten Kopplungsstelle je nach Signalrichtung von einer der zwei Kopplungsstellen ausgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, Signalleitungen, welche Signale mit einer Wellenlänge im Millimeterwellenbereich führen, zu überkreuzen, ohne dafür eine zusätzliche Hochfrequenzschicht bzw. ein zusätzliches Hochfrequenzlayer auf der Leiterplatte vorsehen zu müssen.
Insbesondere werden mit Hilfe der vorliegenden Erfindung zwei Mikrostreifenleitungen derart überkreuzt, dass die Signale auf den zwei Mikrostreifenleitungen nur sehr geringfügig gestört werden.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
In einer Ausführungsform ist die erste Mikrostreifenleitung zwischen den Kopplungsstellen unterbrochen. Ferner verläuft die zweite Mikrostreifenleitung unter dem dielektrischen Resonator zwischen den zwei Kopplungsstellen.
In einer Ausführungsform ist der dielektrische Resonator aus einem Kunststoff ausgebildet. Dies ermöglicht eine sehr einfache und kostengünstige Herstellung des dielektrischen Resonators.
In einer Ausführungsform werden die Abmessungen des dielektrischen Resonators basierend auf der verwendeten elektrischen Resonatormode und der Permittivität des für den dielektrischen Resonator verwendeten Materials berechnet bzw. festgelegt. Dies ermöglicht es, den dielektrischen Resonator an unterschiedliche Frequenzbereiche anzupassen und in unterschiedlichen Anwendungen einzusetzen.
In einer Ausführungsform ist der dielektrische Resonator zumindest teilweise mit Metall beschichtet. Dies ermöglicht es, das nötige Resonatorvolumen zu begrenzen und die Abstrahlung des in den dielektrischen Resonator eingekoppelten Signals in den freien Raum zu begrenzen.
In einer Ausführungsform weist der dielektrische Resonator Lötpads auf, welche auf einer Leiterplatte auflötbar sind und dazu ausgebildet sind, den dielektrischen Resonator auf der Leiterplatte zu fixieren.
In einer Ausführungsform sind die Lötpads mit dem Metall elektrisch gekoppelt. Dadurch wird es möglich, das Metall, mit welchem der dielektrische Resonator beschichtet ist, mit der Hochfrequenzmasse der Leiterplatte zu koppeln.
In einer Ausführungsform weist der dielektrische Resonator eine quaderartige Form oder eine würfelartige-Form oder eine zylinderartige Form auf. Dies ermöglicht es, den dielektrischen Resonator an unterschiedliche Anwendungen und Umgebungsbedingungen anzupassen.
In einer Ausführungsform weiten sich die erste Kopplungsstelle und/oder die zweite Kopplungsstelle in Richtung des Resonators von der Breite der ersten Mikrostreifenleitung bis zu einer vorgegeben Breite, insbesondere der Breite des dielektrischen Resonators, auf. Durch die Aufweitung der Mikrostreifenleitung zu dem dielektrischen Resonator hin, wird ein abrupter Impedanzsprung vermieden und die Kopplung an den dielektrischen Resonator verbessert, was zu einer geringen Einfügedämpfung führt und die Bandbreite der Leitungsüberbrückung verbessert.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
1 eine Darstellung einer Ausführungsform einer Leitungsüberbrückung gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 eine weitere Darstellung einer Ausführungsform einer Leitungsüberbrückung gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 eine weitere Darstellung einer Ausführungsform einer Leitungsüberbrückung gemäß der vorliegenden Erfindung;
4 ein Diagramm, welches die Signaldämpfung auf bzw. das Übersprechen zwischen den zwei Mikrostreifenleitungen einer Ausführungsform einer Leitungsüberbrückung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
5 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung;
6 ein Ablaufdiagramm einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen – sofern nichts anderes angegeben ist – mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
Unter einer Mikrostreifenleitung ist im Rahmen dieser Patentanmeldung eine Leitung auf einer Leiterplatte zu verstehen, die dazu geeignet ist, ein Signal zu führen, welches eine Wellenlänge im Millimeterwellenbereich aufweist. Insbesondere sind Mikrostreifenleitungen dazu ausgebildet die Signale mit einer möglichst geringen Dämpfung zu führen.
Im Rahmen dieser Patentanmeldung ist unter einem dielektrischen Resonator ein Bauteil zu verstehen, welches aus einem dielektrischen Material besteht und in welchem durch das eingekoppelte Signal eine Resonanzmode angeregt werden kann.
Die Kopplungsstellen der vorliegenden Patentanmeldung sind Bereiche der ersten Mikrostreifenleitung, welche an oder unter dem dielektrischen Resonator angeordnet werden und welche das Signal in den dielektrischen Resonator einkoppeln können. Dazu sind die Kopplungsstellen insbesondere aus dem gleichen Material ausgeführt, wie die erste Mikrostreifenleitung.
Unter einer teilweisen Beschichtung mit Metall ist im Rahmen dieser Patentanmeldung zu verstehen, dass zumindest eine Seite oder eine Fläche des dielektrischen Resonators beschichtet ist. Insbesondere ist der dielektrische Resonator derart beschichtet, dass er keine elektromagnetischen Wellen abstrahlt.
Unter einem Aufweiten der Kopplungsstellen ist zu verstehen, dass diese z.B. trichterartig breiter werden. Andere geometrische Varianten der Verbreiterung sind ebenfalls möglich.
Im Rahmen dieser Patentanmeldung wird unter dem Begriff der Leiterplatte nicht nur eine Leiterplatte mit einer einzelnen Schicht bzw. einem einzelnen Layer gesehen. Vielmehr kann im Rahmen dieser Patentanmeldung eine Leiterplatte auch eine mehrschichtige Leiterplatte sein. Ist in den Figuren eine Leiterplatte dargestellt oder wird in den Figuren eine Leiterplatte genannt, kann diese in unterschiedlichen Ausführungsformen auch lediglich als eine Schicht bzw. ein Layer eines Leiterplattenstapels ausgebildet sein.
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt eine Darstellung einer Ausführungsform einer Leitungsüberbrückung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Leitungsüberbrückung 1 weist eine erste Mikrostreifenleitung 2-1, 2-2 auf, die quer über eine Leiterplatte 10 verläuft. Die Leitungsüberbrückung 1 weist ferner eine zweite Mikrostreifenleitung 3 auf, die in einem 90° Winkel zu der ersten Mikrostreifenleitung 2-1, 2-2 ebenfalls quer über die Leiterplatte 10 verläuft. Auf der Leiterplatte ist über dem Schnittpunkt der ersten Mikrostreifenleitung 2-1, 2-2 und der zweiten Mikrostreifenleitung 3 ein dielektrischer Resonator 4 angeordnet. In 1 ist die Kreuzung der zwei Mikrostreifenleitungen 2-1, 2-2 und 3 nicht zu sehen, da diese durch den dielektrischen Resonator 4 verdeckt wird. Allerdings ist die erste Mikrostreifenleitung 2-1, 2-2 unter dem dielektrischen Resonator 4 unterbrochen, so dass die zweite Mikrostreifenleitung 3 diese durchgängig unter dem dielektrischen Resonator 4 verlaufen kann. Die erste Mikrostreifenleitung 2-1, 2-2 weist folglich einen ersten Abschnitt 2-1 und einen zweiten Abschnitt 2-2 auf, welche durch den dielektrischen Resonator 4 miteinander gekoppelt werden. Die erste Kopplungsstelle 5 und die zweite Kopplungsstelle 6 sind in 1 nicht separat gekennzeichnet, da diese unter den Enden des dielektrischen Resonators 4 liegen und von diesem verdeckt werden.
Eine mögliche Ausgestaltung der Unterbrechung der ersten Mikrostreifenleitung 2-1, 2-2 wird in 3 näher erläutert.
Der dielektrische Resonator 4 in 1 ist als quaderförmiger dielektrischer Resonator 4 ausgebildet. In anderen Ausführungsformen sind andere Formen für den dielektrischen Resonator 4 möglich. Beispielsweise kann der dielektrische Resonator 4 auch zylindrisch oder würfelförmig ausgebildet sein.
Die Abmessungen des dielektrischen Resonators basieren auf der verwendeten elektrischen Resonatormode und der Permittivität des für den dielektrischen Resonator verwendeten Materials und werden in Abhängigkeit von der Frequenz des zu übertragenden Signals berechnet.
Beispielsweise kann der dielektrische Resonator 4 in 1 zur Übertragung eines Signals mit einer Frequenz von 77GHz ausgebildet sein. Ferner kann das Material des dielektrischen Resonators 4 eine relative Permittivität von 3 haben. In solch einem Fall kann der Resonator eine Höhe von 1mm, eine Breite von 2mm und eine Länge von 3mm haben.
Wird nun auf dem ersten Abschnitt 2-1 der ersten Mikrostreifenleitung 2-1, 2-2 ein hochfrequentes Signal, z.B. mit einer Frequenz von 77GHz, übertragen, wird das Signal an einem Ende des dielektrischen Resonators 4 von der Koppelstelle 5 in den dielektrischen Resonator 4 eingekoppelt und von der zweiten Koppelstelle 6 aus dem dielektrischen Resonator 4 in den zweiten Abschnitt 2-2 der ersten Mikrostreifenleitung 2-1, 2-2 ausgekoppelt und auf dem zweiten Abschnitt 2-2 weiter übertragen. Es ist also möglich, dass das Signal auf der ersten Mikrostreifenleitung 2-1, 2-2 das zweite Signal, welches auf der zweiten Mikrostreifenleitung 3 transportiert wird, auf dem gleichen Layer bzw. der gleichen Schicht der Leiterplatte 10 kreuzt.
In einer Ausgestaltung weist der dielektrische Resonator 4 eine Kantenlänge auf, die in etwa der Wellenlänge des zu übertragenden Signals entspricht.
Eine weitere mögliche Art zur Berechnung des Volumens bzw. der Abmessungen des dielektrischen Resonators 4 ist folgende:
Für einen rechteckigen Resonator 4 können die Abmessungen auf Basis der folgenden Formel berechnet werden:
kx, ky und kz sind die Wellenzahlen in x, y und z Richtung und hängen vom gewählten Mode und der Ausdehnung in die jeweilige Richtung ab. c0 ist die Freiraumlichtgeschwindigkeit, epsilon_r die relative Dielektrizitätszahl das Materials und f die Resonanzfrequenz.
Die Abmessungen können auch mittels numerischer Methoden bestimmt oder optimiert werden.
Für einen zylindrischen/elliptischen Resonator 4 gibt es auch analytische Lösungen, die allerdings wesentlich komplexere Formen haben. Für einen beliebig geformten Resonator muss die Auslegung numerisch erfolgen.
In der 1 ist der dielektrische Resonator 4 aus einem Kunststoff ausgebildet. Mögliche Materialien für den dielektrischen Resonator 4 sind prinzipiell verlustarme Dielektrika mit geringen Dielektrizitätszahlen. Möglich wären z.B. Teflon und LCP (flüssigkristallines Polymer).
Weitere Materialien sind ebenfalls möglich, wenn diese die physikalischen Eigenschaften aufweisen, die zur Übertragung des jeweiligen Signals mit Hilfe des dielektrischen Resonators 4 notwendig sind.
2 zeigt eine weitere Darstellung einer Ausführungsform einer Leitungsüberbrückung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Leitungsüberbrückung 1 der 2 entspricht weitgehend der Leitungsüberbrückung 1 der 1 und unterscheidet sich von dieser dahingehend, dass der dielektrische Resonator 4 auf den Seitenflächen und der Oberseite eine Beschichtung aus Metall 7 aufweist. Ferner weist der dielektrische Resonator 4 an jedem Ende jeweils ein Lötpad 8, 9 auf. Schließlich weist der dielektrische Resonator 4 eine Isolierung 11 über der zweiten Mikrostreifenleitung 3 auf dessen Unterseite auf, die dazu dient, den dielektrischen Resonator 4 von der zweiten Mikrostreifenleitung 3 elektrisch zu isolieren.
Die Isolierung 11 kann dabei als isolierendes Material ausgebildet sein. In einer weiteren Ausführungsform kann die Isolierung 11 auch als Ausnehmung in dem dielektrischen Resonator 4 ausgebildet sein.
Die Lötpads sind in 2 als Lötpads 8, 9 dargestellt, die jeweils an den unteren Ecken des dielektrischen Resonators angeordnet sind, so dass weder die erste Mikrostreifenleitung 2-1, 2-2 noch die zweite Mikrostreifenleitung 3 von einem der Lötpads 8, 9 elektrisch kontaktiert wird.
In einer Ausführungsform sind die Lötpads 8, 9 mit der Beschichtung aus Metall 7 elektrisch gekoppelt. Insbesondere können die Lötpads 8, 9 auch als Teil der Beschichtung aus Metall 7 ausgebildet sein.
Die Lötpads 8, 9 können auf der Leiterplatte 10 z.B. auch mit einer Hochfrequenzmasse gekoppelt werden.
Die Anbringung der Lötpads 8, 9 an den unteren Ecken des dielektrischen Resonators 4 ist lediglich beispielhaft. In anderen Ausführungsformen können die Lötpads 8, 9 an anderen Stellen des dielektrischen Resonators angebracht werden.
3 zeigt eine weitere Darstellung einer Ausführungsform einer Leitungsüberbrückung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung.
In 3 ist die Leiterplatte 10 mit den zwei Mikrostreifenleitungen 2-1, 2-2, 3 der 1 dargestellt. Im Unterschied zu der Leitungsüberbrückung der 1 ist in 3 aber der dielektrische Resonator 4 nicht dargestellt. Die 3 dient insbesondere der Veranschaulichung der ersten Kopplungsstelle 5 und der zweiten Kopplungsstelle 6.
In 3 wird deutlich, dass die erste Mikrostreifenleitung unter dem dielektrischen Resonator 4 auf einer Breite unterbrochen ist, die es erlaubt die zweite Mikrostreifenleitung 3 durch diese Unterbrechung zu führen. Zu der Unterbrechung hin, werden die Enden der ersten Mikrostreifenleitung 2-1, 2-2 trichterförmig breiter, bis sie die Breite des dielektrischen Resonators erreicht haben, mit welcher sie noch bis zu einem vorgegebenen Abstand von der zweiten Mikrostreifenleitung 3 verlaufen. Der Abstand zu der zweiten Mikrostreifenleitung 3 wird dabei derart gewählt, dass ein Übersprechen zwischen der ersten Mikrostreifenleitung 2-1, 2-2 und der zweiten Mikrostreifenleitungen 3 verhindert wird oder unter einer vorgegebenen Schwelle bleibt.
In der 3 weiten sich die Enden der ersten Mikrostreifenleitung 2-1, 2-2 zu den Kopplungsstellen 5 und 6 hin bogenförmig auf. In weiteren Ausführungsformen sind auch andere Aufweitungsformen, z.B. geradlinig, möglich.
4 zeigt ein Diagramm, welches die Signaldämpfung auf bzw. das Übersprechen zwischen den zwei Mikrostreifenleitungen 2-1, 2-2, 3 einer Ausführungsform einer Leitungsüberbrückung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
In 4 sind drei Kurven eingezeichnet. Dabei ist auf der Abszissenachse des Diagramms die Frequenz in GHz von 72,936GHz bis 80,507GHz aufgetragen. Die Ordinatenachse kennzeichnet die Größenordnung des Streuparameters in dB und verläuft von –0,3403dB bis –29,118dB.
Die gepunktet eingezeichnete Kurve kennzeichnet den Streuparameter zwischen den Enden der ersten Mikrostreifenleitung 2-1, 2-2. Die gestrichelt eingezeichnete Kurve kennzeichnet den Streuparameter zwischen den Enden der zweiten Mikrostreifenleitung 3 und die durchgezogen gezeigt Kurve kennzeichnet die gegenseitige Verkopplung zwischen den zwei Mikrostreifenleitungen 2-1, 2-2 und 3.
Die gepunktet eingezeichnete Kurve beginnt bei 72,936GHz bei ca. –7dB und verläuft bis zu 77GHz bogenförmig zu der kleinsten Dämpfung von –0,482dB und verläuft in Fortführung des Bogens bis zu 80,507GHz bis zu einer Dämpfung von –10dB.
Die gestrichelte Kurve beginnt bei 72,936GHz bei ca. –10,5dB und verläuft bis zu 77GHz bogenförmig, von wo sie mit annähernd gleichbleibender Dämpfung bis zu 80,507GHz verläuft.
Die Kurve für die gegenseitige Verkopplung zwischen den zwei Mikrostreifenleitungen 2-1, 2-2 und 3 beginnt bei 72,936GHz bei ca. –20,5dB und verlauft bis ca. 75,5GHz zu ihrem Minimum von –29,118dB, um bis zu 80,507GHz wieder auf ca. –22,5dB anzusteigen.
In 4 ist zu erkennen, dass die Signale auf der ersten Mikrostreifenleitung 2-1, 2-2 und der zweiten Mikrostreifenleitung 3 lediglich mit einer sehr geringen Dämpfung von weniger als 0,5dB auf den zwei Mikrostreifenleitungen 2-1, 2-2 und 3 geführt werden. Ferner ist ersichtlich, dass ein unerwünschtes Übersprechen zwischen den zwei Mikrostreifenleitungen 2-1, 2-2 und 3 lediglich in einem sehr geringen Umfang, mit einem Wert von ca. –25dB erfolgt. Dieser Wert stellt für die Übertragung hochfrequenter Signale ein ausreichend geringes Übersprechen sicher.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
Das Verfahren sieht in einem ersten Schritt S1 das Anordnen einer ersten Kopplungsstelle 5 in der ersten Mikrostreifenleitung 2-1, 2-2 vor, welche eine leitungsgeführte elektromagnetische Welle, welche in der ersten Mikrostreifenleitung 2-1, 2-2 geführt wird, in einen dielektrischen Resonator 4 einkoppelt;
In einem zweiten Schritt S2 wird eine zweite Kopplungsstelle 6 in der ersten Mikrostreifenleitung 2-1, 2-2 gegnüber der ersten Kopplungsstelle 5 angeordnet, wobei die zweite Kopplungsstelle 6 die in den dielektrischen Resonator 4 eingekoppelte elektromagnetische Welle aus dem dielektrischen Resonator 4 in die erste Mikrostreifenleitung 2-1, 2-2 auskoppelt.
Schließlich ist in einem dritten Schritt S3 das Anordnen des dielektrischen Resonators 4 über der ersten Kopplungsstelle 5 und der zweiten Kopplungsstelle 6 vorgesehen.
6 zeigt ein Ablaufdiagramm einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
Das Verfahren der 6 basiert auf dem Verfahren der 5 und weist die zusätzlichen Schritte S4–S9 auf. Die Schritte S4, S5, S9, S6, S7 und S8 sind dabei zwischen den Schritten S2 und S3 angeordnet. Dabei ist die angegebene Reihenfolge der Schritte S1–S9 lediglich als Hinweis zu verstehen. Eine andere Reihenfolge der Schritte ist ebenfalls möglich.
In dem Schritt S4 wird die ersten Mikrostreifenleitung 2-1, 2-2 zwischen den Kopplungsstellen unterbrochen. Dabei kann das Unterbrechen z.B. durch einen Ätzvorgang oder eine mechanische Bearbeitung stattfinden. Das Unterbrechen kann aber auch durch ein nicht-Aufbringen von leitendem Material auf der Leiterplatte 10 erfolgen.
In dem fünften Schritt S5 ist das Anordnen der zweiten Mikrostreifenleitung 3 unter dem dielektrischen Resonator 4 zwischen den zwei Kopplungsstellen 5 und 6 vorgesehen.
Der sechste Schritt S6 sieht das Formen des dielektrischen Resonators 4 aus einem Kunststoff mit einer quaderartigen Form, einer würfelartigen Form, einer zylinderartigen Form oder dergleichen vor.
In dem siebten Schritt S7 wird dielektrische Resonator 4 zumindest teilweise mit Metall 7 beschichtet.
In dem Schritt S8 werden Lötpads 8, 9 an dem dielektrische Resonator 4 angebracht, wobei beim Anordnen S3 der dielektrische Resonator 4 auf der Leiterplatte 10 durch Auflöten der Lötpads 8, 9 auf der Leiterplatte 10 befestigt wird.
In dem neunten Schritt S9 werden die erste Kopplungsstelle 5 und/oder die zweite Kopplungsstelle 6 von der Breite der ersten Mikrostreifenleitung 2-1, 2-2 bis zu einer vorgegebenen Breite in Richtung des Resonators 4 geformt, wobei die vorgegeben Breite insbesondere der Breite des dielektrischen Resonators 4 entspricht.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2013021118 [0005]

Claims

Leitungsüberbrückung (1) für zwei Mikrostreifenleitungen (2-1, 2-2, 3), welche jeweils zur Leitung von elektromagnetischen Wellen mit einer Wellenlänge im Millimeterwellenbereich ausgebildet sind, mit einem dielektrischen Resonator (4); mit einer ersten Kopplungsstelle (5), welche dazu ausgebildet ist, eine erste leitungsgeführte elektromagnetische Welle, welche in der ersten Mikrostreifenleitung (2-1, 2-2) geführt wird, in den dielektrischen Resonator (4) einzukoppeln; mit einer zweiten Kopplungsstelle (6), welche dazu ausgebildet ist, die in den dielektrischen Resonator (4) eingekoppelte erste elektromagnetische Welle aus dem dielektrischen Resonator (4) in die erste Mikrostreifenleitung (2-1, 2-2) auszukoppeln.
Leitungsüberbrückung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Mikrostreifenleitung (2-1, 2-2) zwischen den Kopplungsstellen unterbrochen ist; und dass die zweite Mikrostreifenleitung unter dem dielektrischen Resonator (4) zwischen den zwei Kopplungsstellen verläuft.
Leitungsüberbrückung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische Resonator (4) aus einem Kunststoff ausgebildet ist.
Leitungsüberbrückung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische Resonator (4) zumindest teilweise mit Metall (7) beschichtet ist.
Leitungsüberbrückung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische Resonator (4) Lötpads (8, 9) aufweist, welche auf einer Leiterplatte (10) auflötbar sind und dazu ausgebildet sind, den dielektrischen Resonator (4) auf der Leiterplatte (10) zu fixieren.
Leitungsüberbrückung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lötpads (8, 9) mit dem Metall (7) elektrisch gekoppelt sind.
Leitungsüberbrückung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische Resonator (4) eine quaderartige Form oder eine würfelartige-Form oder eine zylinderartige Form aufweist.
Leitungsüberbrückung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die erste Kopplungsstelle (5) und/oder die zweite Kopplungsstelle (6) in Richtung des Resonators (4) von der Breite der ersten Mikrostreifenleitung (2-1, 2-2) bis zu einer vorgegeben Breite, insbesondere der Breite des dielektrischen Resonators (4), aufweiten.
Verfahren zum Herstellen einer Leitungsüberbrückung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 für zwei Mikrostreifenleitungen (2-1, 2-2, 3), welche jeweils zur Leitung von elektromagnetischen Wellen mit einer Wellenlänge im Millimeterwellenbereich ausgebildet sind, mit den Schritten: Anordnen (S1) einer ersten Kopplungsstelle (5) in der ersten Mikrostreifenleitung (2-1, 2-2), welche eine erste leitungsgeführte elektromagnetische Welle, welche in der ersten Mikrostreifenleitung (2-1, 2-2) geführt wird, in einen dielektrischen Resonator (4) einkoppelt; Anordnen (S2) einer zweiten Kopplungsstelle (6) in der ersten Mikrostreifenleitung (2-1, 2-2) gegenüber der ersten Kopplungsstelle (5), wobei die zweite Kopplungsstelle (6) die in den dielektrischen Resonator (4) eingekoppelte elektromagnetische Welle aus dem dielektrischen Resonator (4) in die erste Mikrostreifenleitung (2-1, 2-2) auskoppelt; Anordnen (S3) des dielektrischen Resonators (4) über der ersten Kopplungsstelle (5) und der zweiten Kopplungsstelle (6).
Verfahren nach Anspruch 9, mit den weiteren Schritten: Unterbrechen (S4) der ersten Mikrostreifenleitung (2-1, 2-2) zwischen den Kopplungsstellen; und Anordnen (S5) der zweiten Mikrostreifenleitung (3) unter dem dielektrischen Resonator (4) zwischen den zwei Kopplungsstellen (5, 6).
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 und 10, mit den weiteren Schritten: Formen (S6) des dielektrischen Resonators (4) aus einem Kunststoff mit einer quaderartigen Form oder eine würfelartigen Form oder eine zylinderartigen Form; und/oder Beschichten (S7) des dielektrische Resonators (4) zumindest teilweise mit Metall (7).
Verfahren nach eine der Ansprüche 9 bis 11, mit den Schritten: Anordnen (S8) von Lötpads (8, 9) an dem dielektrische Resonator (4); wobei beim Anordnen (S3) der dielektrische Resonator (4) auf einer Leiterplatte (10), auf welcher die Mikrostreifenleitungen (2-1, 2-2, 3) und die Kopplungsstellen (5, 6) angordnet sind, durch Auflöten der Lötpads (8, 9) auf der Leiterplatte (10) befestigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, mit dem weiteren Schritt: Formen (S9) der ersten Kopplungsstelle (5) und/oder der zweiten Kopplungsstelle (6) von der Breite der ersten Mikrostreifenleitung (2-1, 2-2) bis zu einer vorgegebenen Breite in Richtung des Resonators (4), wobei die vorgegeben Breite insbesondere der Breite des dielektrischen Resonators (4) entspricht.