DE19934326A1

DE19934326A1 - Strahlungsfreier dielektrischer Wellenleiterkoppler

Info

Publication number: DE19934326A1
Application number: DE19934326A
Authority: DE
Inventors: Tetsuya Kishino; Takeshi Okamura; Akinori Satoh
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1998-07-21
Filing date: 1999-07-21
Publication date: 2000-01-27
Anticipated expiration: 2019-07-22
Also published as: JP2000040904A; US6147569A; JP3512642B2; DE19934326B4

Abstract

Angegeben wird ein nichtstrahlender dielektrischer Wellenleiterkoppler zum Koppeln oder Teilen von Hochfrequenzsignalen in mindestens zwei dielektrischen Wellenleitern (2, 3), die unter Beibehaltung eines dazwischenliegenden Spalts angeordnet sind und sich zwischen zwei parallelen flachen Leitern (1a, 1b) befinden. Der Koppler ist dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenleiter (2, 3) über mindestens eine Brücke (4) aus einem dielektrischen Material miteinander verbunden sind. Diese stabilisiert den Spalt und ermöglicht eine Massenproduktion des Kopplers sowie eine Verbesserung seiner Zuverlässigkeit.

Description

Die Erfindung betrifft einen nichtstrahlenden oder strah lungsfreien dielektrischen Wellenleiterkoppler, der in eine Schaltung, zum Beispiel eine integrierte Schaltung für Milli meterwellen, eingesetzt wird, um Hochfrequenzsignale in einer Mehrzahl von nichtstrahlenden dielektrischen Wellenleitern, die als Leiter für Hochfrequenzsignale eingesetzt werden, zu koppeln und/oder zu teilen.

Ein nichtstrahlender dielektrischer Wellenleiter überträgt Hochfrequenzsignale einer Wellenlänge λ unter Benutzung eines dielektrischen Wellenleiters, der zwischen parallelen flachen Leitern, die einen Spalt z beibehalten, eingesetzt ist. Wenn der Spalt z zwischen den parallelen flachen Leitern so einge stellt wird, daß er die Beziehung z ≦ λ/2 hat, ist es mög lich, Signale zu übertragen, wobei das Eindringen eines Rau schens in den dielektrischen Wellenleiter von außen und der Verlust der Strahlung der Hochfrequenzsignale nach außen ver hindert wird.

Ein strahlungsfreier dielektrischer Wellenleiterkoppler wurde bisher zum Teilen und Koppeln von Hochfrequenzsignalen (elektromagnetischen Wellen) benutzt und hat einen Aufbau, der allgemein in der Fig. 8 dargestellt ist. Gemäß Fig. 8 sind zwei dielektrische Wellenleiter 12, 13 zwischen zwei parallelen flachen Leitern 11a, 11b angeordnet (zum leichten Verstandnis ist der parallele flache Leiter 11a durch eine strichpunktierte Linie dargestellt). In der Fig. 8 weisen die dielektrischen Wellenleiter 12, 13 jeweils eine gekrümmte Gestalt auf und sind derart angeordnet, daß an einer Stelle, wo sich die beiden dielektrischen Wellenleiter 12 und 13 am nächsten kommen, ein vorgegebener Spalt x vorliegt.

In dem Koppler mit dem vorgenannten Aufbau werden die durch eine Öffnung 12a des dielektrischen Wellenleiters 12 eingegebenen Hochfrequenzsignale teilweise durch den dielektrischen Wellenleiter 12 hindurch übertragen und aus einer Öffnung 12b ausgegeben sowie teilweise an der Stelle größter Nähe mit dem dielektrischen Wellenleiter 13 gekoppelt und zu einer Öffnung 13b übertragen. Somit werden die Signale aus der Öffnung 12b des dielektrischen Wellenleiters 12 und der Öffnung 13b des dielektrischen Wellenleiters 13 abgegeben, treten aber nicht aus der Öffnung 12a des dielektrischen Wellenleiters 12 oder aus der Öffnung 13a des dielektrischen Wellenleiters 13 aus.

Andererseits werden die durch die Öffnung 13a des dielektri schen Wellenleiters 13 eingegebenen Hochfrequenzsignale aus der Ausgangsöffnung 12b des dielektrischen Wellenleiters 12 und aus der Ausgangsöffnung 13b des dielektrischen Wellenlei ters 13 abgegeben, treten aber nicht aus der Öffnung 12a des dielektrischen Wellenleiters 12 oder der Öffnung 13a des dielektrischen Wellenleiters 13 aus.

Die Hochfrequenzsignale, welche gleichzeitig in die Öffnungen 12a, 13a eingegeben werden, werden in einem speziellen Verhältnis geteilt und gekoppelt und treten aus den Öffnungen 12b, 13b aus.

Bei dem vorgenannten bekannten strahlungsfreien dielektri schen Wellenleiterkoppler beeinträchtigt jedoch der Abstand x im Bereich der größten Nähe die Eigenschaften des Kupplers wesentlich. Wenn die dielektrischen Wellenleiter 12, 13 NRD- Leiter mit einer relativen Dielektrizitätskonstante von 5, einer Breite von 1 mm und einer Höhe von 2,25 mm aufweisen, muß die Genauigkeit des Abstands x an der Stelle größter Nähe daraufhin kontrolliert werden, daß er nicht größer als 0,1 mm ist, um das für die Öffnungen 12b, 13b praktisch erforderliche Teilungsverhältnis auf 3 dB ± 1 dB, d. h. auf eine nahezu gleiche Aufteilung der Signale, einzustellen. Es ist sehr schwierig, die zwei dielektrischen Wellenleiter 12, 13 zwischen zwei parallelen flachen Leitern 11a, 11b unter Beibehaltung einer hohen Genauigkeit anzuordnen, was ein Hauptgrund ist, welcher der Massenproduktion entgegensteht. Deshalb treibt das Einstellen der Position während der Fabrikation die Produktkosten in die Höhe. Ferner bleibt ein Problem insoweit als sich der Abstand x aufgrund eines Stoßes während der Produktion oder während der Verwendung verändern kann, was zu einer großen Änderung im Teilungsverhältnis der Öffnungen 12b, 13b führt.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrun de, einen nichtstrahlenden dielektrischen Wellenleiterkoppler anzugeben, der keine besondere Justierung der Position wäh rend der Herstellung erfordert und es nicht erlaubt, daß die zwei dielektrischen Wellenleiter einer Abweichung unterlie gen, auch nicht im Fall eines Stoßes, den sie während der Produktion oder der Benutzung erleiden, wobei der Koppler hinsichtlich der Zuverlässigkeit und der Massenproduktion Vorteile bietet.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird deshalb ein strahlungs freier dielektrischer Wellenleiterkoppler zum Koppeln oder Teilen von Hochfrequenzsignalen zwischen mindestens zwei dielektrischen Wellenleitern angegeben, die unter Aufrechter haltung eines vorgegebenen Spalts zwischen zwei parallelen flachen Leitern angeordnet sind, wobei die zwei dielektrischen Wellenleiter über eine Brücke aus einem dielektrischen Material miteinander verbunden sind.

Das wichtigste Merkmal des erfindungsgemäßen Kopplers besteht darin, daß die zwei dielektrischen Wellenleiter über eine Brücke aus einem dielektrischen Material miteinander verbun den sind. Der Einsatz einer solchen Brücke ermöglicht ein Anordnen der zwei dielektrischen Wellenleiter unter Aufrecht erhaltung eines vorgegebenen Spalts x mit hoher Genauigkeit, ohne daß eine besondere Justierung der Positionen nötig ist, und erlaubt keine Abweichung der Positionen der zwei dielek trischen Wellenleiter, selbst bei einer Stoßeinwirkung wäh rend der Produktion des Kopplers oder während seiner Benutzung. Deshalb kann der erfindungsgemäße Koppler unter Aufrechterhaltung einer sehr hohen Zuverlässigkeit als Massenprodukt hergestellt werden.

Bei der vorliegenden Erfindung ist es erwünscht, daß unter dem Gesichtspunkt einer Verringerung der Veränderung der Impedanz in der Brücke und der Verringerung einer unerwünsch ten Reflexion die Brücke eine geringere Breite als der dielektrische Wellenleiter aufweist. Durch ein Verringern der spezifischen Dielektrizitätskonstante der Brücke auf einen Wert unterhalb jenes der dielektrischen Wellenleiter ist es ferner möglich, die Änderung der Impedanz und eine uner wünschte Reflexion weiter herabzusetzen.

Die Brücke kann an mehreren Stellen vorgesehen sein. Bei spielsweise kann ein Brückenpaar eingerichtet werden, so daß sich dazwischen sandwichartig die Bereiche größter Nähe der dielektrischen Wellenleiter befinden. In diesem Fall werden die Länge der Brücken und die Länge zwischen dem Brückenpaar entlang der dielektrischen Wellenleiter auf einen Wert eingestellt, welcher der Beziehung [(2n - 1)/4].λ entspricht, worin n eine ganze Zahl und λ die Wellenlänge des Hochfrequenzsignals bedeuten. Dies ermöglicht ein wirksames Verhindern einer Verschlechterung der Eigenschaften des Kopp lers, die sich aus der Anwesenheit der Brücken ergibt.

Die Erfindung wird durch die Zeichnung erläutert:

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, teilweise wegge schnitten, eines strahlungsfreien dielektrischen Wel lenleiterkopplers gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist eine Draufsicht zur Erläuterung des Wellenleiter aufbaus des Kopplers gemäß Fig. 1;

Fig. 3 und 4 sind Draufsichten zur Erläuterung anderer strahlungsfreier dielektrischer Wellenleiterkoppler gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Beziehung zwi schen der Breite der Brücke und dem Reflexionsfaktor (|Saa|) des Kopplers gemäß Fig. 1;

Fig. 6 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Hochfrequenz übertragungseigenschaften des Kopplers gemäß Fig. 1;

Fig. 7 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Hochfrequenz übertragungseigenschaften des Kopplers gemäß Fig. 3; und

Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht zur schematischen Erläuterung eines gut bekannten nichtstrahlenden dielektrischen Wellenleiterkopplers.

Die Erfindung wird nachfolgend mittels spezieller Beispiele, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, im ein zelnen erläutert.

Gemäß Fig. 1, welche den strahlungsfreien dielektrischen Wel lenleiterkoppler der vorliegenden Erfindung erläutert, und gemäß Fig. 2, welche den Wellenleiteraufbau des Kopplers ent sprechend Fig. 1 illustriert, weist der Koppler einen ersten dielektrischen Wellenleiter 2 und einen zweiten dielektri schen Wellenleiter 3 auf, die unter Aufrechterhaltung eines Spalts x in dem Bereich, in dem sie sich am nächsten kommen, zwischen zwei parallelen flachen Leitern 1a, 1b angeordnet sind.

Die parallelen flachen Leiter 1a, 1b bestehen aus Leiterplat ten, zum Beispiel aus Cu, Al, Fe, SUS (korrosionsbeständigem Stahl), Ag, Au oder Pt, oder aus einem Isoliermaterial, wie einer Keramik oder einem Harz mit einer Leiterschicht dieser Materialien an der Oberfläche.

Die dielektrischen Wellenleiter 2, 3 bestehen aus einem Mate rial mit einem geringen dielektrischen Verlust, d. h. aus einer Keramik, wie Cordierit, Aluminiumoxid oder einer Glas keramik, oder aus einem organischen dielektrischen Material oder einem organischen/anorganischen dielektrischen Verbund material. Der erste dielektrische Wellenleiter 2 und der zweite dielektrische Wellenleiter 3 bestehen im wesentlichen aus dem gleichen dielektrischen Material.

Bei der vorliegenden Erfindung sind der erste dielektrische Wellenleiter 2 und der zweite dielektrische Wellenleiter 3 über eine Brücke 4 miteinander verbunden, wodurch der Spalt (der kleinste Abstand) x zwischen den beiden festgelegt ist. Die Brücke 4 besteht aus einem dielektrischen Material, das auch die dielektrischen Wellenleiter 2, 3 bilden kann, zum Beispiel aus der obengenannten Keramik. Die Brücke ist übli cherweise mit den dielektrischen Wellenleitern 2, 3 einstückig ausgebildet. Soweit eine geeignete Festigkeit aufrechterhal ten wird, kann jedoch die Brücke 4 auch mittels eines Kleb stoffs, wie eines Harzes oder eines Glases, mit den dielek trischen Wellenleitern 2, 3 verbunden sein.

Jedoch können bei dem vorgenannten Koppler die Übertragungs eigenschaften verschlechtert sein, da der erste dielektrische Wellenleiter 2 und der zweite dielektrische Wellenleiter 3 über die Brücke 4 miteinander verbunden sind. Das heißt, die Hochfrequenzsignale passieren nicht nur die dielektrischen Wellenleiter 2, 3, sondern auch die Brücke 4. Dadurch werden die durch die dielektrischen Wellenleiter 2, 3 hindurchtreten den Hochfrequenzsignale behindert und zu einem großen Teil zu der Öffnung a des ersten dielektrischen Wellenleiters 2 und zu der Öffnung d des zweiten dielektrischen Wellenleiters 3 zurückreflektiert. Das heißt, die Übertragungseigenschaften der Signale sind zur Öffnung b des ersten dielektrischen Wel lenleiters 2 oder zur Öffnung c des zweiten dielektrischen Wellenleiters 3 hin sehr beeinträchtigt.

Um eine Verschlechterung der Signalübertragungseigenschaften gemäß der vorliegenden Erfindung zu verhindern, ist es des halb erwünscht, daß die Breite W1 der Brücke 4 kleiner gewählt wird als die Breite W2 der dielektrischen Wellenlei ter 2, 3 und insbesondere so gewählt wird, daß die Breite W1 nicht größer als 30% der Breite W2 ist. Beim Ausbilden der Brücke 4 mit einer kleinen Breite wird eine unerwünschte Reflexion zu den Öffnungen a und d verringert, und die elek tromagnetischen Wellen, welche sich durch die dielektrischen Wellenleiter 2, 3 fortpflanzen, werden durch die Brücke 4 nur wenig beeinträchtigt. Unter dem Gesichtspunkt einer leichten Herstellung und einer leichten Handhabung unter Aufrechter haltung eines geeigneten Festigkeitsgrads ist es erwünscht, daß die Breite W1 der Brücke 4 nicht weniger als 0,1 mm beträgt. Die Länge L der Brücke 4 ist nicht kleiner als der Spalt x zwischen den dielektrischen Wellenleitern 2 und 3. In Abhängigkeit von den Bedingungen, wie der Frequenz sowie den Dielektrizitätskonstanten der dielektrischen Wellenleiter 2, 3 und der Brücke 4 sowie der Breite W2 der Wellenleiter, wird jedoch die Länge L der Brücke 4 derart gewählt, daß die Übertragungsfaktoren zu den Öffnungen b und c gewünschte Werte annehmen. Deshalb wird bei der Ausführungsform der Fig. 1 und 2 die Brücke 4 an den Abschnitten der größten Nähe der dielektrischen Wellenleiter 2, 3 ausgebildet, kann aber auch in deren Nachbarschaft eingerichtet sein.

Ferner wird bei der vorliegenden Erfindung die relative Dielektrizitätskonstante der Brücke 4 kleiner als jene der dielektrischen Wellenleiter 2, 3 eingestellt, um eine uner wünschte Reflexion zu den Öffnungen a und b weiter herabzu setzen und um die Wirkung der Brücke 4 auf die durch die dielektrischen Wellenleiter 2, 3 sich ausbreitenden Signale weiter zu verringern. Die relative Dielektrizitätskonstante kann leicht durch Ändern der Art und der Zusammensetzung des dielektrischen Materials, aus dem die dielektrischen Wellen leiter 2, 3 bestehen, und durch Ausbilden der Brücke 4 unter Einsatz eines dielektrischen Materials mit einer kleineren relativen Dielektrizitätskonstante als jener des vorgenannten dielektrischen Materials eingestellt werden.

Bei dem oben erwähnten strahlungsfreien dielektrischen Wel lenleiterkoppler der vorliegenden Erfindung werden die dielektrischen Wellenleiter 2, 3 mittels der Brücke 4 als eine einzige Struktur ausgebildet. Deshalb ist bei der Anordnung dieser einzigen Struktur zwischen zwei von parallelen flachen Leitern 1a, 1b kein Vorgang zum Einstellen des Spalts x zwischen den Wellenleitern 2 und 3, zum Beispiel ein Posi tionieren, erforderlich. Dies ist unter dem Gesichtspunkt der Massenproduktion ein Vorteil. Die durch die Öffnung a des ersten dielektrischen Wellenleiters 2 eingegebenen Hochfre quenzsignale werden durch das elektromagnetische Koppeln des ersten dielektrischen Wellenleiters 2 mit dem zweiten dielek trischen Wellenleiter 3 geteilt und aus der Ausgabeöffnung b des ersten dielektrischen Wellenleiters 2 und der Ausgabeöff nung c des zweiten dielektrischen Wellenleiters 3 gegeben. Dadurch ist es möglich, die Reflexion der Signale zurück zu der Eingabeöffnung a des ersten dielektrischen Wellenleiters 2 oder zur Öffnung d des zweiten dielektrischen Wellenleiters 3 zu minimieren.

Deshalb kann der erfindungsgemäße Koppler mit besonderem Vor teil in einem Hochfrequenzband verwendet werden, das nicht unter 50 GHz, insbesondere nicht unter 60 GHz, besonders bevorzugt nicht unter 70 GHz, liegt.

Der obengenannte strahlungsfreie dielektrische Wellenleiter koppler der vorliegenden Erfindung, der in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, kann in verschiedener Weise modifiziert werden. Um beispielsweise die Verbindungsfestigkeit zu erhöhen, können zwei, drei oder mehr Brücken 4 vorgesehen sein. Darüber hinaus können die dielektrischen Wellenleiter 2 und 3 gekrümmt oder gerade ausgebildet sein. In den Fig. 1 und 2 ist die Brücke 4 gerade ausgebildet. Jedoch kann sie auch eine gekrümmte Gestalt aufweisen. In den Fig. 3 und 4 sind Beispiele erläutert, in denen ein Paar Brücken 5, 6 ausgebildet ist, das sandwichartig die Bereiche größter Nähe der dielektrischen Wellenleiter 2, 3 einschließt. Der Koppler gemäß Fig. 3 weist einen Aufbau auf, der im wesentlichen der gleiche wie bei dem Koppler gemäß den Fig. 1 und 2 ist, jedoch mit der Ausnahme, daß gerade Brücken 5, 6 vorgesehen sind. Der Koppler gemäß Fig. 4 hat im wesentlichen den gleichen Aufbau wie jener gemäß der Fig. 3, jedoch mit der Ausnahme, daß die zwei dielektrischen Wellenleiter 2, 3 und das Paar der Brücken 5, 6 gekrümmt sind. Die Koppler der Fig. 3 und 4 haben den Vorteil, daß sie eine gute mechanische Festigkeit aufweisen und daß insbesondere das Verhältnis zur Aufteilung der Signale auf die Öffnungen b und c leicht ein gestellt werden kann. In den Fig. 3 und 4 ist das Paar der parallelen flachen Leiter 1a und 1b nicht dargestellt.

Im Zusammenhang mit dem Koppler gemäß Fig. 3 ist es erwünscht, daß die Breite W3 der Brücke 5 und die Breite W4 der Brücke 6 schmäler sind als Breite W2 der dielektrischen Wellenleiter 2, 3 und insbesondere nicht größer als 30% der Breite W2 gewählt werden, um eine unerwünschte Reflexion zu den Öffnungen a und d zu vermindern. Unter dem Gesichtspunkt einer leichten Herstellung, einer leichten Handhabung und der Festigkeit ist es ferner erwünscht, daß die Breiten W3 und W4 nicht kleiner als 0,1 mm betragen.

Die Breiten W3 und W4 der Brücken 5, 6 brauchen nicht gleich zu sein, soweit die obengenannten Bedingungen erfüllt sind und eine unerwünschte Reflexion zurück zu den Öffnungen a und d vermindert wird. Im allgemeinen jedoch werden die Breiten W3 und W4 so klein wie möglich eingestellt, um die uner wünschte Reflexion zu minimieren.

Durch Festlegen der Länge der Brücken 5, 6 und des Spalts y zwischen den Brücken auf geeignete Werte in Abhängigkeit von der Frequenz der Signale ist es weiter möglich, eine uner wünschte Reflexion zurück zu den Öffnungen a und d auf ein Minimum zu bringen. Beispielsweise ist es bei dem Koppler gemäß Fig. 4 erwünscht, daß die Längen m₁, m₂ der Brücken 5, 6, der Abstand n₁ zwischen den Brücken 5, 6 entlang des ersten dielektrischen Wellenleiters 2 und der Abstand n₂ zwischen den Brücken 5, 6 entlang des zweiten dielektrischen Wellenleiters 3 auf Werte eingestellt werden, die der Bezie hung [(2n - 1)/4].λ genügen, in der n eine ganze Zahl und λ die Wellenlänge der Hochfrequenzsignale, die durch die dielek trischen Wellenleiter 2, 3 hindurch übertragen werden, bedeu ten. Die Wellenlänge der Hochfrequenzsignale (Leiterwellen länge) kann durch Berechnung aufgrund der Gestalt des Querschnitts der dielektrischen Wellenleiter 2, 3 , der Dielektrizitätskonstanten und der Schwingungsart bestimmt werden.

Gemäß der vorgenannten Dimensionsjustierung werden die an der Eingangsöffnung a des ersten dielektrischen Wellenleiters 2 eingegebenen Hochfrequenzsignale in einem Verbindungsbereich a₁ zu der Brücke 6 reflektiert. Jedoch überlagern sich die reflektierten Signale mit jenen, die an einem Verbindungsbe reich a₂ zu der Brücke 5 reflektiert werden, wobei eine Pha sendifferenz von 1/2 Wellenlänge beibehalten wird, und werden nicht aus der Eingangsöffnung a ausgegeben.

Ferner überlagern sich die von dem Verbindungsbereich a₁ zu der Brücke 6 übertragenen Signale mit jenen, die durch den Verbindungsbereich a₂, den Verbindungsbereich a₃, den dielek trischen Wellenleiter 3 und den Verbindungsbereich a₄ über tragen worden sind, wobei eine Phasendifferenz von 1/2 Wel lenlänge aufrechterhalten wird, und werden nicht aus der Ein gabeöffnung d des zweiten dielektrischen Wellenleiters 3 aus gegeben.

Andererseits werden die Signale, welche durch den Verbin dungsbereich a₁ hindurchgetreten sind, und die Signale, wel che durch den Verbindungsbereich a₂ hindurchgetreten sind, aus der Ausgabeöffnung b des ersten dielektrischen Wellenlei ters 2 in Phase miteinander und einander überlagernd ausgege ben, so daß sie sich gegenseitig verstärken. Darüber hinaus werden die Signale, welche durch die Verbindungsbereiche a₁, a₂ und a₃ hindurchgetreten sind, und die Signale, welche durch die Verbindungsbereiche a₁, a₄ und a₃ hindurchgetreten sind, aus der Ausgabeöffnung c des zweiten dielektrischen Wellenleiters 3 in Phase miteinander und einander überlagernd ausgegeben, so daß sie sich gegenseitig verstärken.

Durch Festlegen der Längen (m₁, m₂) der Brücken 5, 6 sowie der Spalten (n₁, n₂) zwischen den Brücken 5, 6 in Abhängigkeit von der Frequenz der Signale, um die vorgenannten Bedingungen zu erfüllen, ist es möglich, die unerwünschte Reflexion zurück zu den Öffnungen a und d zu minimieren, die Ausgaben aus den Öffnungen b und c zu erhöhen und eine Verschlechterung der Eigenschaften des Kopplers, die sich aus der Anwesenheit der Brücken 5, 6 ergeben, zu vermeiden.

In den Kopplern, welche in den Fig. 1 bis 4 dargestellt sind, ist es möglich, zusätzlich zu dem ersten und dem zweiten die lektrischen Wellenleiter 2, 3 einen weiteren dielektrischen Wellenleiter vorzusehen und diesen mit dem ersten dielektri schen Wellenleiter 2 oder dem zweiten dielektrischen Wellen leiter 3 zu verbinden. Somit können mehrere dielektrische Wellenleiter nach Art einer Kette miteinander verbunden werden.

Der vorgenannte strahlungsfreie dielektrische Wellenleiter koppler der vorliegenden Erfindung kann durch ein an sich be kanntes Verfahren hergestellt werden.

Wenn beispielsweise der erste und der zweite dielektrische Wellenleiter und die Brücken aus einer dielektrischen Keramik bestehen sollen, wird eine Metallform vorbereitet, welche der Anordnung der dielektrischen Wellenleiter und der Brücken entspricht. Dann wird die Metallform mit einem Pulver einer dielektrischen Keramik gefüllt und unter Druck gesetzt, um einen Formkörper zu erhalten, der dann gebrannt wird, um zu einem einstückigen Formkörper aus den dielektrischen Wellen leitern und den Brücken zu gelangen. Es ist ferner möglich, einen einstückig gebildeten Formkörper aus den dielektrischen Wellenleitern und den Brücken dadurch zu erhalten, daß eine Aufschlämmung, die ein Pulver einer dielektrischen Keramik enthält, auf ein vorgegebenes Substrat in einem Muster aufge bracht wird, das der Anordnung der dielektrischen Wellenlei ter und der Brücken entspricht, sowie anschließend ein Trock nen und Brennen erfolgt.

Wenn die dielektrischen Wellenleiter und die Brücken aus einem organischen dielektrischen Material, zum Beispiel einem Harz oder einem organischen/anorganischen dielektrischen Ver bundmaterial, zum Beispiel aus einem Harz-Keramik-Gemisch, bestehen soll, wird gemäß einer bekannten Methode, zum Bei spiel mittels des Spritzgußverfahrens oder des Preßformver fahrens, ein einstückiger Formkörper mit den dielektrischen Wellenleitern und den Brücken hergestellt.

Selbstverständlich ist es auch möglich, einen einstückigen Gegenstand aus den dielektrischen Wellenleitern und den Brücken durch getrenntes Formen der dielektrischen Wellen leiter und der Brücken gemäß dem vorgenannten Verfahren sowie festes Verbinden der erhaltenen dielektrischen Wellenleiter und Brücken mit einem Klebstoff, zum Beispiel einem Harz oder einem Glas, herzustellen.

Durch Anordnen des derart erhaltenen einstückigen Gegenstands aus den dielektrischen Wellenleitern und den Brücken zwischen einem Paar paralleler flacher Leiter wird ein erfindungsge mäßer Koppler erhalten, ohne daß ein aufwendiger Arbeitsschritt, wie das Positionieren zur genauen Festlegung des Spalts x zwischen den beiden dielektrischen Wellenleitern, erforderlich ist.

Die Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1 (Breite der Brücke)

Unter Einsatz von Cordierit mit einer relativen Dielektrizi tätskonstante von 5 und einem dielektrischen Verlust von 3 × 10^-4 (gemessen bei einer Frequenz von 60 GHz) wurden ein stückig gesinterte Produkte hergestellt, die aus zwei dielek trischen Wellenleitern und einer Brücke mit einer variieren den Breite W1 bestanden. Die Herstellung erfolgte durch Brennen des Cordierit in einem Stück.

Die dielektrischen Wellenleiter hatten eine Breite W2 von 1,0 mm und eine Höhe von 2,25 mm im Querschnitt. Einer der Wel lenleiter war gerade und der andere gekrümmt (Krümmungsradius 3,9 mm an der Stelle der größten Nähe). Die Brücke hatte eine Länge von 1,5 mm und eine Höhe von 2,25 mm und war zwischen den zwei Wellenleitern im Bereich ihrer größten Nähe angeordnet. Das einstückig gesinterte Produkt wurde zwischen zwei parallelen flachen Leitern aus Kupfer angeordnet, um einen Koppler mit dem Aufbau gemäß Fig. 1 und 2 zu erhalten. Dessen Hochfrequenzübertragungseigenschaften wurden bewertet. Fig. 5 erläutert die Beziehung zwischen der Breite W1 der Brücke und dem Reflexionsfaktor (|Saa|) an der Öffnung a bei 60 GHz.

Wie aus den Ergebnissen der Fig. 5 ersichtlich ist, verrin gert sich der Reflexionsfaktor mit der Abnahme der Breite der Brücke. Insbesondere wird der Reflexionsfaktor kleiner als -10 dB, wenn die Breite der Brücke nicht über 0,30 mm (30% der Breite der dielektrischen Wellenleiter) liegt.

Fig. 6 zeigt Änderungen der Reflexionsfaktoren |Saa|, |Sba|, |Sca| und |Sda| an den Öffnungen a, b, c und d aufgrund einer Änderung der Frequenz, wenn die Brücke eine Breite von 0,20 mm aufweist.

Aus den Ergebnissen der Fig. 6 wird deutlich, daß die Reflexionsfaktoren |Saa| und |Sda| in einem Frequenzband von nicht unter 58 GHz genügend klein sind und in diesem Freqenz band gute Kopplungseigenschaften erreicht werden.

Beispiel 2 (Abstand y zwischen den Brücken)

Gemäß Beispiel 1 wurde ein Koppler hergestellt, wie er in Fig. 3 gezeigt wird, jedoch mit der Änderung, daß zwei Brücken mit einer Länge von 2 mm ausgebildet wurden, und zwar an beiden Seiten der Bereiche der größten Nähe der zwei dielektrischen Wellenleiter, die einen Abstand von 4 mm beibehielten. Der Koppler wurde in der gleichen Weise, wie oben beschrieben, bezüglich seiner Eigenschaften bewertet. Fig. 7 zeigt die Änderung des Reflexionsfaktors (|Saa|) an der Öffnung a bei einer Änderung der Frequenz.

Wie aus den Ergebnissen der Fig. 7 klar ersichtlich ist, ver ringert sich der Reflexionsfaktor (|Saa|) in der Nähe von 61 GHz, und es ergeben sich in diesem Frequenzband gute Koppler eigenschaften.

Claims

1. Strahlungsfreier dielektrischer Wellenleiterkoppler zum Koppeln oder Teilen von Hochfrequenzsignalen in zwei dielektrischen Wellenleitern (2, 3), die unter Bei behaltung eines vorgegebenen Spalts (x) zwischen zwei parallelen flachen Leitern (1a, 1b) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens zwei dielek trischen Wellenleiter (2, 3) miteinander über mindestens eine Brücke (4; 5, 6) aus einem dielektrischen Material verbunden sind.

2. Wellenleiterkoppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Brücke (4; 5, 6) eine Breite (W1; W3, W4) auf weist, die kleiner ist als die jeweilige Breite (W2) der dielektrischen Wellenleiter (2, 3).

3. Wellenleiterkoppler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brücke (4; 5, 6) eine relative Dielektrizitätskonstante aufweist, die kleiner ist als jene der dielektrischen Wellenleiter (2, 3).

4. Wellenleiterkoppler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brücke (4; 5, 6) mit den dielektrischen Wellenleitern (2, 3) einstückig ausgebildet ist.

5. Wellenleiterkoppler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Brücken (5, 6) in Form eines Paares ausgebildet sind, das die Bereiche der größten Nähe der dielektrischen Wellenleiter (2, 3) sand wichartig einschließt.

6. Wellenleiterkoppler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß die Längen (m₁, m₂) jeder Brücke (5, 6) und die Längen (n₁, n₂) zwischen den Brücken (5, 6) entlang der dielektrischen Wellenleiter (2, 3) derart bemessen sind, daß sie jeweils der Beziehung [(2n - 1)/4].λ entsprechen, worin λ die Wellenlänge des Hochfrequenzsignals und n eine ganze Zahl bedeuten.