DE202020102513U1

DE202020102513U1 - Defekt-Grundstruktur koplanar mit Hochfrequenzkomponente

Info

Publication number: DE202020102513U1
Application number: DE202020102513.9U
Authority: DE
Original assignee: KNOWLES CAZENOVIA Inc; Knowles Cazenovia Inc
Current assignee: KNOWLES CAZENOVIA Inc
Priority date: 2019-05-06
Filing date: 2020-05-05
Publication date: 2020-07-24
Anticipated expiration: 2030-05-06
Also published as: DE102020205644A1; US20200358160A1; CN211789401U; CN111900515A; CN111900515B; US11355828B2

Abstract

Radiofrequenz (RF) -Vorrichtung, die umfasst
ein Substrat mit einer ersten Fläche und einer zweiten Fläche parallel zu der ersten Fläche, wobei das Substrat ein elektrisch isolierendes Material umfasst;
eine RF-Komponente, die über die erste Fläche des Substrats angeordnet ist;
eine leitende Schicht, die über der zweiten Fläche des Substrats angeordnet ist, wobei die leitende Schicht eine von der RF-Komponente elektrisch isolierte Grundebene bildet; und
eine defekte Grundstruktur, die auf einer Fläche des Substrats angeordnet und elektrisch mit der leitenden Schicht verbunden ist, wobei die defekte Grundstruktur eine Vielzahl von wenigstens zwei Elementen aufweist, die sich in Richtung der RF-Komponente erstrecken.

Description

HINTERGRUND
Mikrowellen- und Radiofrequenzschaltungen (RF) können Komponenten wie Filter umfassen, die ein Eingangssignal filtern können, um ein gefiltertes Ausgangssignal zu erzeugen. Zu den Filtern können beispielsweise Bandpassfilter, Hochpassfilter, Tiefpassfilter usw. gehören.
ZUSAMMENFASSUNG
In einer Ausführungsform umfasst eine RF-Vorrichtung ein Substrat mit einer ersten Fläche und einer zweiten Fläche parallel zur ersten Fläche, wobei das Substrat ein elektrisch isolierendes Material umfasst. Die Vorrichtung umfasst des Weiteren eine RF-Komponente, die über der ersten Fläche des Substrats angeordnet ist. Die Vorrichtung umfasst auch eine leitende Schicht, die über der zweiten Fläche des Substrats angeordnet ist, wobei die leitende Schicht eine von der RF-Komponente elektrisch isolierte Grundebene bildet. Die Vorrichtung umfasst des Weiteren eine Defekt-Grundstruktur („defected ground structure“), die auf einer Fläche des Substrats angeordnet ist, die koplanar mit der ersten Fläche ist, wobei die Defekt-Grundstruktur elektrisch mit der leitenden Schicht verbunden ist, und wobei die Defekt-Grundstruktur eine Vielzahl von sich seitlich erstreckenden Elementen aufweist, die an die RF-Komponente angrenzen und sich seitlich in Bezug auf die RF-Komponente erstrecken.
In einigen Ausführungsformen definieren zwei benachbarte Elemente der Vielzahl von sich seitlich erstreckenden Elementen einen Spalt mit einer Dimension in einer Richtung, die parallel zu einer Längsachse der RF-Komponente verläuft. In einigen Ausführungsformen umfasst die Vielzahl der sich seitlich erstreckenden Elemente ein erstes sich seitlich erstreckendes Element, das auf einer ersten Seite der RF-Komponente angeordnet ist, und ein zweites sich seitlich erstreckendes Element, das auf einer zweiten, der ersten Seite gegenüberliegenden Seite der RF-Komponente angeordnet ist. In einigen Ausführungsformen hat jedes der Vielzahl von sich seitlich erstreckenden Elemente eine Längsachse, die senkrecht zu einer Längsachse der RF-Komponente verläuft. In einigen Ausführungsformen hat jedes der Vielzahl von sich seitlich erstreckenden Elemente eine Längsachse, die nicht senkrecht zu einer Längsachse der RF-Komponente verläuft.
In einigen Ausführungsformen ist eine Form der Defekt-Grundstruktur symmetrisch um eine Längsachse der RF-Komponente. In einigen Ausführungsformen ist die Vielzahl der sich seitlich erstreckenden Elementen ungleichmäßig beabstandet. In einigen Ausführungsformen hat wenigstens einer der Vielzahl von sich seitlich erstreckenden Elemente eine nichtlineare Form. In einigen Ausführungsformen hat wenigstens eines der Vielzahl von sich seitlich verlaufenden Elementen eine Fächerform. In einigen Ausführungsformen hat wenigstens eines der Vielzahl von sich seitlich erstreckenden Elementen eine T-Form. In einigen Ausführungsformen definiert die Defekt-Grundstruktur wenigstens eine Schleife, die durch Verbinden von wenigstens zwei aus der Vielzahl der sich seitlich erstreckenden Elemente gebildet wird (beispielsweise mit oder unter Verwendung von wenigstens einem leitenden Bereich und/oder wenigstens einem Verbindungselement), wobei sich die wenigstens eine Schleife um einen freiliegenden Bereich der ersten Fläche des Substrats erstreckt. In einigen Ausführungsformen hat die Vielzahl der sich seitlich erstreckenden Elemente eine ungleichmäßige Breite, gemessen in einer Richtung, die parallel zu einer Richtung einer Längsachse der RF-Komponente verläuft.
In einigen Ausführungsformen umfasst die RF-Komponente einen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss, wobei die Vielzahl von sich seitlich erstreckenden Elementen neben einem Teil der RF-Komponente zwischen dem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss angeordnet sind. In einigen Ausführungsformen ist eine in einer Dimension senkrecht zu einer Längsachse der RF-Komponente und koplanar mit dieser gemessene Länge der Vielzahl von sich seitlich erstreckenden Elementen eine Funktion einer Resonanzfrequenz der Defekt-Grundstruktur.
In einigen Ausführungsformen ist die Resonanzfrequenz der Defekt-Grundstruktur größer als eine Grenzfrequenz der RF-Komponente, wobei die RF-Komponente ein Tiefpassfilter ist. In einigen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung des Weiteren ein Bandpassfilter, das über der ersten Fläche des Substrats angeordnet und mit der RF-Komponente gekoppelt ist, wobei die Resonanzfrequenz der Defekt-Grundstruktur größer als eine höchste Durchlassbandfrequenz des Bandpassfilters ist.
In einigen Ausführungsformen hat die Resonanzfrequenz der Defekt-Grundstruktur einen Wert in einem Bereich von 1 GHz bis 300 GHz. In einigen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung des Weiteren eine leitende Abdeckung, die über der ersten Fläche des Substrats angeordnet ist, wobei die leitende Abdeckung elektrisch mit der Defekt-Grundstruktur gekoppelt ist, wobei die leitende Abdeckung die RF-Komponente bedeckt. In einigen Ausführungsformen umfasst die Defekt-Grundstruktur einen leitenden Bereich, der sich in einer Richtung parallel zu einer Längsachse der RF-Komponente erstreckt, wobei der leitende Bereich elektrisch mit einer leitenden Abdeckung gekoppelt ist, die die RF-Komponente bedeckt. In einigen Ausführungsformen umfasst die Defekt-Grundstruktur Durchkontaktierungen zum Anbringen einer leitenden Abdeckung, die die RF-Komponente bedeckt, wobei die Durchkontaktierungen eine elektrische Verbindung zwischen der Defekt-Grundstruktur, der leitenden Abdeckung und der leitenden Schicht herstellen.
Die vorstehende Zusammenfassung dient nur zur Veranschaulichung und soll in keiner Weise einschränkend wirken. Zusätzlich zu den oben beschriebenen illustrativen Aspekten, Ausführungsformen und Merkmalen werden weitere Aspekte, Ausführungsformen und Merkmale durch Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen und die detaillierte Beschreibung deutlich.
Figurenliste
Das Vorstehende und andere Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen aufgenommen wurden, vollständiger ersichtlich. Mit dem Verständnis, dass diese Zeichnungen nur mehrere Ausführungsformen in Übereinstimmung mit der Offenbarung darstellen und daher nicht als Einschränkung ihres Umfangs anzusehen sind, wird die Offenbarung durch die Verwendung der begleitenden Zeichnungen mit zusätzlicher Spezifizität und Detailliertheit beschrieben.

1 zeigt eine isometrische Ansicht einer beispielhaften RF-Vorrichtung gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
2 zeigt eine Draufsicht auf ein Substrat einer RF-Vorrichtung mit einer ersten koplanaren Defekt-Grundstruktur (DGS).
3 und 4 zeigen die in 2 gezeigte RF-Komponente ohne koplanare DGS und die entsprechenden Frequenzgangkurven.
5 zeigt Frequenzgangkurven für die RF-Komponente bei Verwendung in Kombination mit der in 2 gezeigten koplanaren DGS.
6 zeigt eine Draufsicht auf ein Substrat einer RF-Vorrichtung mit einem zweiten Beispiel einer koplanaren DGS.
7 zeigt Frequenzgangkurven für die RF-Komponente, wenn sie in Kombination mit der in 6 gezeigten koplanaren zweiten beispielhaften DGS verwendet wird.
8 zeigt eine Draufsicht auf ein Substrat einer RF-Vorrichtung mit einem dritten Beispiel für eine koplanare DGS.
9 zeigt Frequenzgangkurven für die RF-Komponente bei Verwendung in Kombination mit der koplanaren dritten beispielhaften DGS in 8.
10 zeigt eine Draufsicht auf ein Substrat einer RF-Vorrichtung mit einem vierten koplanaren beispielhaften DGS.
11 zeigt eine Draufsicht auf ein Substrat einer RF-Vorrichtung mit einer fünften koplanaren beispielhaften DGS.
12 zeigt eine Querschnittsansicht des in 1 gezeigten RF-Vorrichtung.
13 zeigt eine Querschnittsansicht einer RF-Vorrichtung, das eine eingebettete RF-Komponente und eine eingebettete koplanare DGS umfasst.
14 zeigt eine Querschnittsansicht einer Streifenleitungs-RF-Vorrichtung, die eine eingebettete RF-Komponente und eine eingebettete koplanare DGS umfasst.
15 zeigt eine Draufsicht auf ein Substrat einer RF-Vorrichtung mit einem Bandpassfilter und einem Tiefpassfilter mit koplanarer DGS.

In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die begleitenden Zeichnungen verwiesen, die einen Teil davon bilden. In den Zeichnungen kennzeichnen ähnliche Symbole in der Regel ähnliche Komponenten, es sei denn, der Kontext schreibt etwas anderes vor. Die in der ausführlichen Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen beschriebenen illustrativen Ausführungsformen sind nicht als einschränkend zu verstehen. Es können andere Ausführungsformen verwendet und andere Änderungen vorgenommen werden, ohne dass der Geist oder die Tragweite des hier dargestellten Themas beeinträchtigt wird. Es versteht sich von selbst, dass die Aspekte der vorliegenden Offenbarung, wie sie hier allgemein beschrieben und in den Abbildungen veranschaulicht werden, in einer Vielzahl unterschiedlicher Konfigurationen angeordnet, ersetzt, kombiniert und gestaltet werden können, die alle ausdrücklich in Betracht gezogen werden und Teil dieser Offenbarung sind.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Offenbarung beschreibt Vorrichtungen und Techniken für die Signalverarbeitung mit Mikrowellen- oder RF- Vorrichtungen (hier zusammenfassend als „RF-Vorrichtungen“ bezeichnet). Die RF-Vorrichtungen können ein Substrat mit wenigstens einer Grundplatte und einem Signalanschluss umfassen. Auf dem Substrat können eine oder mehrere RF-Schaltungen gebildet werden, wobei die RF-Schaltungen Komponenten wie Filter, Verstärker, Resonatoren, Phasenschieber usw. umfassen können.
In einigen Fällen können die RF-Vorrichtungen Filter wie beispielsweise einen Bandpassfilter umfassen, der ein Durchlassband im Frequenzspektrum einschließen, bereitstellen und/oder definieren kann. Der Bandpassfilter kann Frequenzkomponenten eines Eingangssignals dämpfen, die außerhalb des Durchlassbandes liegen. Der Frequenzgang des Bandpassfilters kann jedoch wiederholte Durchlassbänder bei Frequenzen aufweisen, die höher sind als das gewünschte Durchlassband. Solche hochfrequenten Durchlassbänder können als Oberschwingungen bezeichnet werden und können unerwünschte Hochfrequenzanteile des Eingangssignals in das Ausgangssignal einbringen. Ein Ansatz zur Minderung oder Unterdrückung der Wirkung von Oberschwingungen im Frequenzgang des Durchlassbandes ist die Kaskadierung eines Tiefpassfilters mit dem Bandpassfilter (beispielsweise zur Bildung eines kombinierten Bandpass- und Tiefpassfilters), wobei die Grenzfrequenz des Tiefpassfilters unterhalb der Frequenz der Oberschwingungen positioniert werden kann. Die Unterdrückung durch den Tiefpassfilter ist jedoch oft unzureichend. Ein Ansatz zur Verbesserung der Unterdrückung durch den Tiefpassfilter besteht darin, die Frequenzabsenkung des Tiefpassfilters steiler zu machen. Dies kann beispielsweise durch Hinzufügen zusätzlicher Resonatoren oder durch Verwendung einer langsamen Wellenstruktur erreicht werden. Diese Ansätze können jedoch zu einer Vergrößerung des Filters (und damit der RF-Vorrichtung) führen, was unerwünscht ist.
Eine Lösung zur Verbesserung der Unterdrückung von Oberschwingungen, die im Zusammenhang mit den hier offengelegten Ausführungsformen diskutiert wird, ist die Verwendung einer Defekt-Grundstruktur („defected ground structure“, DGS), die koplanar zu einer RF-Komponente ist, wie beispielsweise ein Filter. Die DGS befindet sich in derselben Ebene wie die RF-Komponente und kann eine Vielzahl von seitlich erstreckenden Elementen umfassen, die neben der RF-Komponente angeordnet sind. Die DGS kann elektrisch mit einer Grundebene verbunden sein, die auf einer separaten Fläche eines Substrats positioniert ist, auf dem die RF-Komponente und die DGS angeordnet sind. Die DGS kann einen Grund mit Resonanzeigenschaften bilden. Die Resonanzfrequenz der DGS kann so gewählt werden, dass die unerwünschten Oberschwingungen unterdrückt werden. Die DGS (koplanar mit der RF-Komponente) kann sich von Ausführungsformen unterscheiden, bei denen eine DGS innerhalb einer Grundebene gebildet wird, die auf einer separaten Fläche des Substrats positioniert ist, die die RF-Komponente nicht umfasst. Eine solche Grundebene ist typischerweise ein massives Metallblech (mit Durchkontaktierungen), und eine DGS in der Grundebene kann ein negativer Raum (oder Hohlräume) im Metallblech sein, was eine Auswirkung auf das Signal der RF-Komponente hat. Im Gegensatz dazu handelt es sich bei der koplanaren DGS, die in den hier vorgestellten Ausführungsformen besprochen wird, um einen positiven Raum (beispielsweise leitendes Material, das von einer Grundstruktur ausgezogen oder hinzugefügt wird), der in dieselbe Schicht wie der Signalpfad gebracht wird (oder in dieselbe Schicht ausgezogen wird), wodurch die DGS mit der RF-Komponente koplanar wird. Die koplanare DGS beeinflusst auch das Signal in der RF-Komponente. Der Effekt wird jedoch nicht durch Hohlräume erzeugt, sondern durch seitlich sich erstreckende Resonanzstrukturen aus leitendem Material auf derselben Schicht wie die RF-Komponente.
In einigen Ausführungsformen kann ein Satz Durchkontaktierungen die DGS durch das Substrat hindurch mit der Grundplatte verbinden. Die sich seitlich erstreckenden Elemente erstrecken sich seitlich von dem Satz Durchkontaktierungen (beispielsweise in Richtung der RF-Komponente und elektrisch isoliert von der RF-Komponente), sind aber physikalisch von der RF-Komponente isoliert. Eine effektive Länge jedes sich seitlich erstreckenden Elements kann eine Funktion einer Frequenz sein. Beispielsweise kann die effektive Länge eine Viertelwellenlänge oder eine Halbwellenlänge der Frequenz der zu unterdrückenden Oberschwingungen sein. Die Auswirkung auf das durch das sich seitlich erstreckende Element erzeugte Signal kann eine Funktion der Frequenz sein. In einigen Ausführungsformen kann die effektive Länge des sich seitlich erstreckenden Elementes als elektrische Länge ausgedrückt werden, wie beispielsweise die oben erwähnte in Form einer Funktion der Wellenlänge. In einigen Ausführungsformen kann die effektive Länge in Form von Entfernungseinheiten ausgedrückt werden, wie beispielsweise mils (Tausendstel Zoll), Mikrometer usw. In einigen Ausführungsformen kann die effektive Länge eine Funktion der Frequenz der zu unterdrückenden Oberschwingungen und der zur Bildung des Substrats und der RF-Komponente verwendeten Materialien sein.
In einigen Ausführungsformen können DGS die sich seitlich erstreckenden Elemente umfassen, die auf einer oder beiden Seiten der RF-Komponente positioniert sind. In einigen Ausführungsformen kann die DGS sich seitlich erstreckende Elemente verschiedener Formen umfassen, beispielsweise rechteckig, T-förmig, schlaufenförmig, fächerförmig. In einigen Ausführungsformen kann die DGS sich seitlich erstreckende Elemente mit uneinheitlichen Abmessungen oder Abständen umfassen. Die Form und Größe der sich seitlich erstreckenden Elemente kann auf der Grundlage des gewünschten Resonanzfrequenzgangs ausgewählt werden.
1 zeigt eine isometrische Ansicht einer beispielhaften RF-Vorrichtung 100. Die RF-Vorrichtung 100 umfasst ein Substrat 102 und eine Abdeckung 104, die auf dem Substrat 102 angeordnet ist. Das Substrat 102 kann eine erste Fläche 106 und eine gegenüberliegende zweite Fläche (nicht dargestellt) umfassen, die in eine Richtung entgegengesetzt zu der Richtung zeigt, in die die erste Fläche 106 zeigt. In einigen Ausführungsformen kann die zweite Fläche in einer Ebene liegen, die parallel zu einer Ebene der ersten Fläche 106 verläuft. Das Substrat 102 umfasst auch Seitenflächen 108, die sich zwischen der ersten Fläche 106 und der gegenüberliegenden zweiten Fläche erstrecken. Eine oder mehrere RF-Komponenten können über die erste Fläche 106 des Substrats 102 gebildet werden. Auf der zweiten Fläche des Substrats 102 kann eine Grundebene gebildet werden, die beispielsweise nicht koplanar mit der einen oder Vielzahl von RF-Komponenten ist. Die Grundfläche kann aus einem Metall oder einer leitfähigen Schicht bestehen, die die zweite Fläche des Substrats 102 bedeckt (dargestellt in 12-14). Das Substrat 102 kann aus nichtleitenden Materialien gebildet werden, wie beispielsweise Keramik (beispielsweise Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid und Berylliumoxid), Kunststoff, Glas, Halbleitern (beispielsweise Galliumarsenid (GaAs), Indiumphosphat (InP) und Silizium) und anderen nichtleitenden Materialien.
Die Abdeckung 104 wird auf das Substrat 102 gelegt und darauf befestigt. Die Abdeckung 104 ist leitfähig und kann mit Materialien wie beispielsweise Kupfer, Aluminium, Silber, Gold usw. verformt werden. Wenigstens ein Teil der Abdeckung 104 kann auch eine oder mehrere Seitenflächen 108 des Substrats 102 bedecken. Zum Beispiel kann die Abdeckung 104 eine Abdeckplatte 110 und zwei seitliche Abdeckplatten 112 umfassen. Die beiden seitlichen Abdeckplatten 112 sind mit zwei gegenüberliegenden Seiten der Abdeckplatte 110 der Abdeckung 104 verbunden. Zwei Seitenflächen 108 des Substrats 102 können eine leitende Beschichtung umfassen, mit der die beiden seitlichen Abdeckplatten 112 in Kontakt treten können. Die leitende Beschichtung auf den beiden Seitenflächen 108 des Substrats 102 kann elektrisch mit der Grundfläche auf der zweiten Fläche des Substrats 102 verbunden werden. Dadurch, dass die beiden seitlichen Abdeckplatten 112 mit der leitfähigen Beschichtung auf den Seitenflächen 108 in Kontakt stehen, ist die Abdeckung 104 elektrisch mit dem Grund verbunden. Teile der beiden seitlichen Abdeckplatten 112 können an der leitfähigen Beschichtung auf den Seitenflächen 108 mittels Schrauben, Klebstoff, Epoxidharz, Lötmittel und dergleichen befestigt werden. In einigen Fällen kann die erste Fläche 106 Durchkontaktierungen umfassen, mit denen wenigstens Teile der beiden seitlichen Abdeckplatten 112 verbunden werden können. Beispielsweise können ein oder mehrere Durchkontaktierungen entlang der Ränder der ersten Fläche 106 des Substrats 102 positioniert werden. Die Durchkontaktierungen können eine leitende Beschichtung umfassen, die elektrisch mit der auf der zweiten Fläche des Substrats 102 positionierten Grundplatte verbunden ist. Die Durchkontaktierungen können Öffnungen oder Schlitze (mit leitenden Beschichtungen) umfassen, in die Teile der beiden seitlichen Abdeckplatten 112 eingesetzt werden können. Wenigstens ein Teil jeder der beiden seitlichen Abdeckplatten 112 kann über den Durchkontaktierungen auf dem Substrat 102 positioniert oder in diese eingefügt werden. Die beiden seitlichen Abdeckplatten 112 können an den Durchkontaktierungen mittels Schrauben, Klebstoff, Epoxidharz, Lot und dergleichen befestigt werden.
Eine oder mehrere RF-Komponenten können auf oder in dem Substrat 102 angeordnet werden. Zum Beispiel können eine oder mehrere RF-Komponenten auf der ersten Fläche 106 des Substrats 102 gebildet werden. 2 zeigt ein Beispiel einer RF-Komponente 200, die auf der ersten Fläche 106 des Substrats 102 der in 1 gezeigten RF-Vorrichtung 100 angeordnet ist. Die gezeigte RF-Komponente 200 ist ein Tiefpassfilter, jedoch kann jede andere RF-Komponente, wie beispielsweise ein Hochpassfilter, ein Bandpassfilter, ein Verstärker, eine Übertragungsleitung usw., einbezogen werden. Eine DGS 202 wird auf der ersten Fläche 106 des Substrats 102 gebildet. Die DGS 202 ist koplanar mit der RF-Komponente 200. Das heißt, die Fläche, auf der die DGS 202 gebildet wird, ist koplanar mit der Fläche, auf der die RF-Komponente 200 gebildet wird. In einigen Ausführungsformen kann die RF-Komponente 200 eine RF-Komponente mit verteilten Elementen sein. RF-Komponenten mit verteilten Elementen können gemusterte Geometrien aus Metall verwenden, um einen gewünschten Effekt auf ein den RF-Komponenten zugeführtes Eingangssignal zu erzeugen. Dies steht im Gegensatz zu RF-Komponenten mit konzentrierten Elementen, die diskrete Komponenten, wie Kondensatoren und Induktivitäten, verwenden. In einigen Ausführungsformen kann die RF-Vorrichtung 100 eine Kombination aus RF-Komponenten mit verteilten Elementen und RF-Komponenten mit konzentrierten Elementen umfassen.
Ein erster leitender Bereich 204 und ein zweiter leitender Bereich 206 werden auf der ersten Fläche 106 des Substrats 102 gebildet. Der erste leitende Bereich 204 und der zweite leitende Bereich 206 sind elektrisch mit einer Grundebene gekoppelt, die auf der zweiten Fläche des Substrats 102 ausgebildet ist. In der in 2 gezeigten Ausführungsform sind die erste leitende Fläche 204 und die zweite leitende Fläche 206 durch Durchkontaktierungen mit der Grundebene verbunden. Alternativ können der erste leitende Bereich 204 und der zweite leitende Bereich 206 mit der Grundebene auf der zweiten Fläche des Substrats 102 durch eine leitende Beschichtung auf den Seitenflächen 108 des Substrats verbunden werden, die mit den ersten und zweiten leitenden Bereichen 204 und 206 auf der ersten Fläche und auch mit der Grundebene auf der zweiten Fläche des Substrats 102 in Kontakt stehen. Wie in 2 dargestellt, umfasst der erste leitende Bereich einen ersten Satz von Durchkontaktierungen 208 und der zweite leitende Bereich einen zweiten Satz von Durchkontaktierungen 210. Der erste Satz von Durchkontaktierungen 208 bildet einen leitenden Pfad zwischen dem ersten leitenden Bereich 204 und der Grundfläche, während der zweite Satz von Durchkontaktierungen 210 einen leitenden Pfad zwischen dem zweiten leitenden Bereich 206 und der Grundfläche auf der zweiten Fläche des Substrats 102 bildet.
Die beiden seitlichen Abdeckplatten 112 der Abdeckung 104 können an der ersten leitfähigen Fläche 204 und der zweiten leitfähigen Fläche 206 befestigt oder mit ihnen in Kontakt gebracht werden. In einigen Ausführungsformen können die beiden seitlichen Abdeckplatten 112 Vorsprünge aufweisen, die in den ersten Satz Durchkontaktierungen 208 und den zweiten Satz Durchkontaktierungen 210 eingesetzt werden können. Auf diese Weise ist die Abdeckung 104 elektrisch mit der Grundfläche auf der zweiten Fläche des Substrats 102 verbunden.
Die DGS 202 ist auch über die Durchkontaktierungen oder die leitenden Beschichtungen auf den Seitenflächen 108 des Substrats 102 elektrisch mit der Grundfläche auf der zweiten Fläche des Substrats 102 verbunden. Die DGS 202 umfasst eine Vielzahl von sich seitlich erstreckenden Elementen 212, die sich seitlich in Bezug auf die RF-Komponente 200 erstrecken. Insbesondere können die sich seitlich erstreckenden Elemente 212 so positioniert werden, dass zwei benachbarte, sich seitlich erstreckende Elemente durch einen Spalt getrennt sind. Zum Beispiel sind zwei benachbarte, sich seitlich erstreckende Elemente 212A und 212B durch einen Spalt 214 getrennt, der eine Abmessung in einer Richtung parallel zu einer Längsachse 216 der RF-Komponente 200 aufweist.
Die DGS 202 kann sich seitlich erstreckende Elemente 212 umfassen, die auf beiden Seiten der RF-Komponente 200 angeordnet sind. Zum Beispiel kann die DGS 202 ein erstes sich seitlich erstreckendes Element 212A umfassen, das auf einer Seite der RF-Komponente 200 angeordnet ist, und ein zweites sich seitlich erstreckendes Element 212C, das auf der gegenüberliegenden Seite der RF-Komponente 200 angeordnet ist. Insbesondere ist das erste sich seitlich erstreckende Element 212A auf der Seite der RF-Komponente 200 positioniert, auf der der erste Satz Durchkontaktierungen 208 positioniert ist, und das zweite sich seitlich erstreckende Element 212C ist auf der Seite der RF-Komponente 200 positioniert, auf der der zweite Satz Durchkontaktierungen 210 positioniert ist. In einigen Fällen kann sich die Positionierung auf beiden Seiten der RF-Komponente 200 darauf beziehen, dass sie auf beiden Seiten der Längsachse 216 der RF-Komponente 200 positioniert ist. Die DGS 202 kann eine Vielzahl von sich seitlich erstreckenden Elementen 212 auf beiden Seiten der RF-Komponente 200 umfassen. 2 zeigt die DGS 202 mit zehn sich seitlich erstreckenden Elementen 212 auf beiden Seiten der RF-Komponente 200. Die Anzahl der sich seitlich erstreckenden Elemente 212 auf beiden Seiten der RF-Komponente 200 kann jedoch von der in 2 dargestellten Anzahl abweichen. Beispielsweise kann der DGS 202 wenigstens zwei sich seitlich erstreckende Elemente 212 auf jeder Seite der RF-Komponente 200 umfassen, wobei jeweils zwei benachbarte sich seitlich erstreckende Elemente 212 auf einer Seite der RF-Komponente 200 durch eine Lücke getrennt sind, wie beispielsweise die Lücke 214, die eine Abmessung in einer Richtung parallel zur Längsachse 216 der RF-Komponente 200 hat.
Jedes der Vielzahl von sich seitlich erstreckenden Elementen 212 hat eine Längsachse 218, die senkrecht zur Längsachse 216 der RF-Komponente 200 verläuft. In einigen Fällen kann eine Untergruppe der sich seitlich erstreckenden Elemente 212 ihre jeweilige Längsachse haben, die nicht senkrecht zur Längsachse 216 der RF-Komponente 200 verläuft. Wengistens ein Beispiel für sich seitlich erstreckende Elemente 212, deren Längsachsen nicht senkrecht zur Längsachse 216 der RF-Komponente 216 verlaufen, wird nachstehend in Bezug auf 6 diskutiert.
Die Vielzahl von sich seitlich erstreckenden Elementen 212 sind neben einem Abschnitt der RF-Komponente 200 zwischen einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss der RF-Komponente 200 angeordnet. Zum Beispiel umfasst die RF-Komponente 200 einen Eingangsanschluss 220, der an einem Ende der RF-Komponente 200 positioniert ist, und einen Ausgangsanschluss 222, der an einem gegenüberliegenden Ende der RF-Komponente 200 entlang der Längsachse der RF-Komponente 200 positioniert ist. Der Eingangsanschluss 220 und der Ausgangsanschluss 222 können mit einer oder Vielzahl von RF-Komponenten verbunden sein, die auf dem Substrat 102 oder auf einem anderen Substrat ausgebildet sind. Die RF-Komponente 200 umfasst einen Abschnitt 224, der zwischen dem Eingangsanschluss 220 und dem Ausgangsanschluss 222 angeordnet ist. Die DGS 202 ist neben dem Abschnitt 224 der RF-Komponente 200 positioniert. In einigen Ausführungsformen erstreckt sich die DGS 202 nicht über den Eingangsanschluss 220 und den Ausgangsanschluss 222 hinaus entlang der Längsachse 216 der RF-Komponente 200. In einigen anderen Ausführungsformen kann sich jedoch ein Abschnitt der DGS 202 entlang der Längsachse 216 der RF-Komponente 200 über den Eingangsanschluss 220 oder den Ausgangsanschluss 222 hinaus erstrecken (beispielsweise wie in 15 dargestellt). Die DGS 202 kann von der RF-Komponente 200 beabstandet sein. Zum Beispiel kann die DGS 202 von der RF-Komponente 200 durch einen Abstand D auf beiden Seiten der RF-Komponente 200 getrennt sein. In einigen Ausführungsformen kann der Wert von D zwischen 5 mils und 100 mils liegen. In einigen Ausführungsformen kann der Trennungsabstand der DGS 202 auf einer Seite der RF-Komponente 200 gleich dem Trennungsabstand des DGS 202 auf der anderen Seite der RF-Komponente 200 sein. In einigen anderen Ausführungsformen, beispielsweise wenn die DGS asymmetrisch um die Längsachse 216 der RF-Komponente 200 ist, können diese Trennungsabstände jedoch ungleich sein.
Die DGS 202 ist elektrisch mit der ersten leitfähigen Fläche 204 und der zweiten leitfähigen Fläche 206 verbunden, die sich auf der ersten Fläche 106 des Substrats 102 in einer Richtung parallel zur Längsachse 216 der RF-Komponente 200 erstrecken. Zum Beispiel ist das sich seitlich erstreckende Element 212A elektrisch mit einer Kante 226 der ersten leitfähigen Fläche 204 verbunden. In ähnlicher Weise ist das zweite sich seitlich erstreckende Element 212C elektrisch mit einer Kante 228 des zweiten leitfähigen Bereichs 206 verbunden. Wie oben erwähnt, sind die ersten und zweiten leitfähigen Bereiche 204 und 206 elektrisch mit der leitfähigen Abdeckung 104 verbunden, die die RF-Komponente 200 abdeckt, und sind elektrisch mit der Grundfläche auf der zweiten Fläche des Substrats 102 verbunden. In einigen Fällen, in denen die ersten und zweiten leitfähigen Bereiche 204 und 206 nicht ausgebildet sind, können die sich seitlich erstreckenden Elemente 212 elektrisch mit dem ersten Satz von Durchkontaktierungen 208 und dem zweiten Satz von Durchkontaktierungen 210 verbunden sein oder sich bis zu den Kanten der ersten Fläche 106 erstrecken, wo sie elektrisch mit der leitfähigen Beschichtung auf den Seitenflächen 108 des Substrats 102 verbunden sind. Auf diese Weise sind der DGS 202 und die Abdeckung 104 elektrisch mit der Grundfläche verbunden.
Ein sich seitlich erstreckendes Element 212 kann eine Länge Lm, gemessen entlang der Längsachse 218 des sich seitlich erstreckenden Elements 212, und eine Breite Wm, gemessen in einer Richtung senkrecht zur Richtung der Längsachse 218 des sich seitlich erstreckenden Elements 212, aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann die Länge Lm Werte zwischen 10 mils und 1200 mils und die Breite Wm Werte zwischen 2 mils und 48 mils aufweisen. In einigen Ausführungsformen können die Werte von Lm und Wm in elektrischer Länge ausgedrückt werden, d.h. in Form einer Funktion der Wellenlänge und der Permittivität des Materials, aus dem das Substrat 102 besteht. In einigen Ausführungsformen kann das sich seitlich erstreckende 50-Ohm-Element 212 bei einer Beispielfrequenz von 20 GHz und Permittivitätswerten des Substrats im Bereich von 2 bis 200 eine Länge Lm mit Werten im Bereich von 10 mils bis 200 mils aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann das sich seitlich erstreckende 50-Ohm-Element 212 bei einer Beispielfrequenz von 2 GHz und Permittivitätswerten des Substrats im Bereich von 2 bis 200 eine Länge Lm mit Werten im Bereich von 100 mils bis 1500 mils haben. In dem in 2 gezeigten Beispiel sind die Längen Lm aller sich seitlich erstreckenden Elemente 212 gleich, und die Breiten Wm aller sich seitlich erstreckenden Elemente 212 sind gleich. Allerdings können die sich seitlich erstreckenden Elemente 212 ungleiche Längen Lm oder ungleiche Breiten Wm aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann die DGS 202 symmetrisch um die Längsachse 216 der RF-Komponente 200 sein. Das heißt, die Anzahl der sich seitlich erstreckenden Elemente 212 auf der einen Seite der RF-Komponente 200 ist gleich der Anzahl der sich seitlich erstreckenden Elemente 212 auf der anderen Seite der RF-Komponente 200. Weiter sind die Abmessungen (Länge Lm und Breite Wm) eines sich seitlich erstreckenden Elements 212 auf einer Seite der RF-Komponente 200 gleich den entsprechenden Abmessungen des entsprechenden sich seitlich erstreckenden Elements 212 auf der anderen Seite der RF-Komponente 200. In einigen Fällen kann die DGS 202 asymmetrisch um die Längsachse 216 der RF-Komponente 200 sein. Das heißt, dass wenigstens ein Aspekt von: einer Anzahl von seitlich erstreckenden Elementen 212, einer Länge eines sich seitlich erstreckenden Elements 212, einer Breite eines sich seitlich erstreckenden Elements 212, einem Spalt zwischen benachbarten sich seitlich erstreckenden Elementen 212 oder einem Abstand zwischen einem sich seitlich erstreckenden Elements 212 und der RF-Komponente 200 auf einer Seite der RF-Komponente 200 von dem entsprechenden Aspekt auf der anderen Seite der RF-Komponente 200 verschieden sein kann.
Wie oben erwähnt, können die Abmessungen der sich seitlich erstreckenden Elemente 212 auf der Grundlage einer gewünschten Resonanzfrequenz der DGS 202 gewählt werden. Die Resonanzfrequenz der DGS 202 wiederum kann teilweise auf der Grundlage der als zu unterdrückend identifizierten Frequenzen ausgewählt werden. 3 und 4 zeigen die in 2 gezeigte RF-Komponente 200 ohne die DGS 202 und die entsprechenden Frequenzgangkurven 400. Die in 3 gezeigte RF-Komponente 200 ist ein Tiefpassfilter, und 4 zeigt eine Einfügungsdämpfungskurve 402 und eine Rückflußdämpfungskurve 404, die der in 4 gezeigten Simulation der RF-Komponente 200 entsprechen. Die Grenzfrequenz der RF-Komponente 200 ist durch „Fc“ gekennzeichnet. Die RF-Komponente 200 weist Oberschwingungen und Störmodi bei Frequenzen auf, die höher als die Grenzfrequenz Fc sind. Zum Beispiel gibt „Fr“ die Frequenz an, bei der sich Oberschwingungen und Störmodi in den Ansprechcharakteristiken der RF-Komponente 200 manifestieren. In dem in 4 gezeigten Beispiel liegt Fc bei etwa 23 GHz und Fr bei etwa 36 GHz. Die DGS 202 kann so ausgelegt werden, dass die Oberschwingungen und Störmodi der RF-Komponente 200 unterdrückt oder zu höheren Frequenzen verschoben werden. Beispielsweise können die Abmessungen der sich seitlich erstreckenden Elemente 212 so gewählt werden, dass die resultierende Resonanzfrequenz der DGS 202 der Frequenz Fr entspricht. Bezogen auf die in 2 gezeigte DGS 202 kann die Länge Lm des seitlich ausfahrenden Stabes 212 beispielsweise gleich λ/4 oder 2λ/3 gewählt werden, wobei λ die Wellenlänge ist, die der Frequenz Fr entspricht.
5 zeigt die Frequenzgangkurven 500 für die RF-Komponente 200 bei Verwendung in Kombination mit dem in 2 gezeigten koplanaren DGS 202. Die Frequenzgangkurven 500 umfassen insbesondere die Einfügungsdämpfungskurve 502 und die Rückflussdämpfungskurve 504. Die Frequenzgangkurven 500 wurden auf der Grundlage einer Abdeckung, wie die in 1 gezeigte Abdeckung 104, die über der ersten Fläche 106 des Substrats 102 positioniert ist, erzeugt. Wie in 5 gezeigt, führt die Einbeziehung der koplanaren DGS 202 zu einer günstigen Änderung der Rückflusskurven der RF-Komponente 200. Insbesondere die Oberschwingungen und Störmodi, die bei der Frequenz Fr auftraten, werden stattdessen auf eine höhere Frequenz F'r verschoben. Beispielsweise bewirkt die DGS 202, dass die Oberschwingungen und Störmodi bei einer relativ höheren Frequenz von etwa 40 GHz auftreten. Die DGS 202 kann einen Grund mit Resonanzeigenschaften bereitstellen, dessen Resonanzfrequenz so gewählt werden kann, dass sie mit der Frequenz übereinstimmt, bei der die Oberschwingungen und Störmodi auftreten. Der resultierende Gesamtfrequenzgang der RF-Komponente 200 unter Verwendung der koplanaren DGS 202 unterdrückt oder drückt die Oberschwingungen und Störmodi zu höheren Frequenzen. In dem in 5 gezeigten Beispiel werden die Oberschwingungen und Störmodi auf eine Frequenz F'r gedrückt, die bei etwa 40 GHz liegt. Die Resonanzfrequenz der DGS 202 kann in einem Bereich von 1 GHz bis 300 GHz eingestellt werden.
6 zeigt eine Draufsicht auf ein Substrat einer RF-Vorrichtung 600 mit einer zweiten koplanaren beispielhaften DGS 602. Die in 6 gezeigte RF-Komponente 200 ist die gleiche RF-Komponente, die oben in Bezug auf 2 besprochen wurde. Die RF-Vorrichtung 600 umfasst des Weiteren eine zweite beispielhafte DGS 602, das koplanar mit der RF-Komponente 200 ist. Die zweite beispielhafte DGS 602 ähnelt in vielerlei Hinsicht der ersten beispielhaften DGS 202, die oben in Bezug auf 2-6 besprochen wurde. Im Gegensatz zu den sich seitlich erstreckenden Elementen 212 der ersten beispielhaften DGS 202, deren Längsachsen 218 senkrecht zur Längsachse 216 der RF-Komponente stehen, haben die sich seitlich erstreckenden Elemente 612 der zweiten beispielhaften DGS 602 jedoch Längsachsen 618, die mit der Längsachse 216 der RF-Komponente 200 einen nicht senkrechten Winkel β bilden. In einigen Ausführungsformen kann der Winkel β einen Wert zwischen 10 Grad und 89 Grad aufweisen. Durch die Anordnung der sich seitlich erstreckenden Elemente 612 in einem Winkel, der nicht senkrecht zur Längsachse 216 der RF-Komponente 200 verläuft, können die sich seitlich erstreckenden Elemente 612 länger sein als die in 2 dargestellte Länge Lm der sich seitlich erstreckenden Elemente 212. Die Länge Lm der sich seitlich erstreckenden Elemente 612 kann auf der Basis der gewünschten Resonanzfrequenz bestimmt werden. Wenn der Raum zwischen der RF-Komponente 200 und den ersten und zweiten leitfähigen Flächen 204 und 206 nicht ausreicht, um die sich seitlich erstreckenden Elemente 612 in einer Orientierung senkrecht zur Längsachse 216 der RF-Komponente 200 aufzunehmen, können die sich seitlich erstreckenden Elemente 612 in einem geeigneten Winkel β nach innen ausgerichtet werden. Dies kann besonders vorteilhaft in Fällen sein, in denen die Gesamtbreite des Substrats 102 aufgrund von Verpackungsbeschränkungen nicht verändert werden kann. In einigen Ausführungsformen kann wenigstens ein Teil der DGS 602 über den Eingangsanschluss 220 oder den Ausgangsanschluss 222 entlang der Längsachse 216 der RF-Komponente 200 hinausragen. Aspekte wie die Symmetrie der DGS 602, die Breite der sich seitlich erstreckenden Elemente 612 und der Abstand den sich seitlich erstreckenden Elementen 612 können ähnlich den jeweiligen Aspekten der DGS 202 sein, die oben in Bezug auf 2-5 diskutiert wurden.
7 zeigt die Frequenzgangkurven 700 für die RF-Komponente 200 bei Verwendung in Kombination mit der koplanaren zweiten beispielhaften DGS 602 aus 6. Die Frequenzgangkurven 700 umfassen insbesondere die Einfügungsdämpfungskurve 702 und die Rückflussdämpfungskurve 704. Die Frequenzgangkurven 700 wurden auf der Grundlage einer Abdeckung erzeugt, wie die in 1 gezeigte Abdeckung 104, die über der ersten Fläche 106 des Substrats 102 positioniert wurde. Wie in 7 gezeigt, führt die Einbeziehung der koplanaren zweiten beispielhaften DGS 602 zu einer günstigen Änderung der Rückflusskurven der RF-Komponente 200. Insbesondere die Oberschwingungen und Störmodi, die bei der Frequenz Fr auftraten, werden stattdessen auf eine höhere Frequenz F'r verschoben. Beispielsweise bewirkt die zweite beispielhafte DGS 602, dass die Oberschwingungen und Störmodi bei einer relativ höheren Frequenz von etwa 38 GHz auftreten.
8 zeigt eine Draufsicht auf ein Substrat einer RF-Vorrichtung 800 einschließlich einer dritten koplanaren beispielhaften DGS 802. Die in 8 gezeigte RF-Komponente 200 ist die gleiche RF-Komponente, die oben in Bezug auf 2 diskutiert wurde. Die RF-Vorrichtung 800 umfasst des Weiteren die dritte beispielhafte DGS 802, die koplanar mit der RF-Komponente 200 ist. Die dritten beispielhafte DGS 802 ähnelt in vielerlei Hinsicht der ersten beispielhaften DGS 202, die oben in Bezug auf 2-6 besprochen wurde. Im Gegensatz zu den sich seitlich erstreckenden Elementen 212 der ersten beispielhaften DGS 202, die eine lineare Form haben, haben die sich seitlich erstreckenden Elemente 812 der dritten beispielhaften DGS 802 jedoch eine nicht-lineare Form. Insbesondere die sich seitlich erstreckenden Elemente 812 der dritten beispielhaften DGS 802 haben eine T-Form. Die dritte beispielhafte DGS 802 umfasst drei „T“-förmige, sich seitlich erstreckende Elemente 812 auf jeder der beiden Seiten der Längsachse 216 der RF-Komponente 200. In einigen anderen Ausführungsformen kann die Anzahl der sich seitlich erstreckenden Elemente 812 jedoch von der in 8 gezeigten Anzahl abweichen. Jedes sich seitlich erstreckende Element 812 kann ein erstes Segment 852 und ein zweites Segment 862 umfassen. Das erste Segment 852 erstreckt sich zwischen dem ersten leitenden Bereich 204 und dem zweiten Segment 862. Ein Abschnitt zwischen den Enden des zweiten Segments 862 ist mit dem ersten Segment 852 verbunden. Eine Längsachse des ersten Segments 852 kann einen Winkel α mit einer Längsachse des zweiten Segments 862 bilden. In der in 8 gezeigten Ausführungsform ist der Winkel α gleich 90 Grad. In einigen Ausführungsformen kann der Winkel α jedoch ein spitzer oder ein stumpfer Winkel sein. Die Längsachse 818 des ersten Segments 852 steht senkrecht zur Längsachse 216 der RF-Komponente 200. In einigen Ausführungsformen kann die Längsachse 818 mit der Längsachse 216 der RF-Komponente 200 einen nicht senkrechten Winkel bilden.
Die Länge Lm1 des ersten Segments 852 ist größer als die Länge Lm2 des zweiten Segments 862. In einigen Ausführungsformen kann die Länge Lm1 des ersten Segments 852 gleich oder größer als die Länge Lm2 des zweiten Segments 862 sein. Die Breite Wm1 des ersten Segments 852 ist gleich der Breite Wm2 des zweiten Segments 862. In einigen Ausführungsformen kann die Breite Wm1 jedoch größer oder kleiner als die Breite Wm2 sein. In einigen Ausführungsformen können die Abmessungen des ersten Segments 852 und des zweiten Segments 862 auf der Grundlage der gewünschten Resonanzfrequenz der dritten beispielhaften DGS 802 bestimmt werden. Die ‚T‘-Form des sich seitlich erstreckenden Elements 812 hat eine effektive Länge Leff, die größer ist als die Länge Lm1 des ersten Segments 852. In einigen Fällen kann die Leff eine Summe der Längen Lm1 und Lm2 des ersten und zweiten Segments 852 und 862 sein. In einigen anderen Fällen kann die effektive Länge Leff des sich seitlich erstreckenden Elements 812 geringer sein als die Summe der Längen Lm1 und Lm2. Im Allgemeinen ist die effektive Länge Leff des sich seitlich erstreckenden Elements 812 eine Funktion der Längen Lm1 und Lm1 des ersten und zweiten Segments 852 bzw. 862. In einigen Ausführungsformen kann Lm1 Werte zwischen 20 mils und 60 mils, Lm2 Werte zwischen 20 mils und 60 mils, Wm1 Werte zwischen 2 mils und 12 mils und Wm2 Werte zwischen 2 mils und 12 mils haben. Diese Werte können auf einer Signalfrequenz zwischen 2 GHz und 20 GHz und einer Dielektrizitätskonstante (des Substrats 102) zwischen 2 und 200 basieren. In einigen Ausführungsformen kann der Winkel α Werte zwischen 60 Grad und 120 Grad aufweisen. Aspekte wie die Symmetrie des DGS 802, die Breite der seitlich ausfahrenden Glieder 812 und der Abstand der seitlich ausfahrenden Glieder 812 können ähnlich den jeweiligen Aspekten der DGS 202 sein, die oben in Bezug auf 2-5 diskutiert wurden.
9 zeigt die Frequenzgangkurven 900 für die RF-Komponente 200 in Kombination mit der in 8 gezeigten koplanaren dritten beispielhaften DGS 802. Insbesondere umfassen die Frequenzgangkurven 900 die Einfügungsdämpfungskurve 902 und die Rückflussdämpfungskurve 904. Die Frequenzgangkurven 900 wurden auf der Grundlage einer Abdeckung erzeugt, wie die in 1 gezeigte Abdeckung 104, die über der ersten Fläche 106 des Substrats 102 positioniert wurde. Wie in 9 gezeigt, führt die Einbeziehung der koplanaren dritten beispielhaften DGS 802 zu einer günstigen Änderung der Rückflusskurven der RF-Komponente 200. Insbesondere die Oberschwingungen und Störmodi, die bei der Frequenz Fr auftraten, werden stattdessen auf eine höhere Frequenz F'r verschoben. Beispielsweise bewirkt die dritte beispielhafte DGS 602, dass die Oberschwingungen und Störmodi bei einer relativ höheren Frequenz von etwa 40 GHz auftreten.
10 zeigt eine Draufsicht auf ein Substrat einer RF-Vorrichtung 1000 einschließlich einer vierten koplanaren beispielhaften DGS 1002. Die in 10 gezeigte RF-Komponente 200 ist die gleiche RF-Komponente, die oben in Bezug auf 2 besprochen wurde. Die RF-Vorrichtung 1000 umfasst des Weiteren die vierte beispielhafte DGS 1002, die koplanar mit der RF-Komponente 200 ist. Die vierte beispielhafte DGS 1002 ähnelt in vielerlei Hinsicht der ersten beispielhaften DGS 202, das oben in Bezug auf 2-6 besprochen wurde. Im Gegensatz zu den sich seitlich erstreckenden Elementen 212 der ersten beispielhaften DGS 202, die eine lineare Form haben, haben die sich seitlich erstreckenden Elemente 1012 der vierten beispielhaften DGS 1002 jedoch eine nicht-lineare Form. Insbesondere sind die sich seitlich erstreckenden Elemente 1012 der vierten beispielhaften DGS 1002 fächerförmig. Die vierte beispielhafte DGS 1002 umfasst auf beiden Seiten der Längsachse 216 der RF-Komponente 200 je drei fächerförmige Querträger 1012. In einigen anderen Ausführungsformen kann die Anzahl der sich seitlich erstreckenden Elemente 1012 jedoch von der in 10 gezeigten Anzahl abweichen. Eine Längsachse 1018 der sich seitlich erstreckenden Elemente 1012 steht senkrecht zur Längsachse 216 der RF-Komponente 200. In einigen anderen Ausführungsformen kann die Längsachse 1018 der sich seitlich erstreckenden Elemente 1012 jedoch einen nicht senkrechten Winkel mit der Längsachse 216 der RF-Komponente 200 bilden. Das sich seitlich erstreckende Elemente 1012 kann eine Länge Lm und eine Breite Wm aufweisen. Die Abmessungen des sich seitlich erstreckenden Elements 1012 können eine Funktion der gewünschten Resonanzfrequenz sein. Der Frequenzgang der RF-Komponente 200 kann ähnlich dem Frequenzgang wie in 5, 7 und 9 dargestellt sein. Das heißt, die vierte DGS 1002 kann die Oberschwingungen und den Störmodus unterdrücken oder auf höhere Frequenzen verschieben. Aspekte wie die Symmetrie der vierten DGS 1002, die Breite der sich seitlich erstreckenden Elemente 1012 und der Abstand der sich seitlich erstreckenden Elemente 1012 können ähnlich den jeweiligen Aspekten des DGS 202 sein, die oben in Bezug auf 2-5 diskutiert wurden.
11 zeigt eine Draufsicht auf ein Substrat einer RF-Vorrichtung 1100 mit einer fünften beispielhaften DGS 1102. Die in 11 gezeigte RF-Komponente 200 ist die gleiche RF-Komponente, die oben in Bezug auf 2 besprochen wurde. Die RF-Vorrichtung 1100 umfasst des Weiteren die fünfte beispielhafte DGS 1102, die koplanar mit der RF-Komponente 200 ist. Die fünfte beispielhafte DGS 1102 hat eine Schleifenform. Insbesondere umfasst die fünfte beispielhafte DGS 1102 zwei sich seitlich erstreckende Elemente 1112A und 1112B, von denen jeweils ein Ende mit der ersten leitenden Fläche 204 verbunden ist. Die beiden sich seitlich erstreckenden Elemente 1112A und 1112B können miteinander verbunden werden, um die Schleifenform zu bilden. Zum Beispiel kann das andere Ende jedes der beiden sich seitlich erstreckenden Elemente 1112A und 1112B mit einem Verbindungselement 1112C verbunden werden, das aus dem gleichen Material wie die beiden sich seitlich erstreckenden Elemente 1112A und 1112B gebildet werden kann. Die beiden sich seitlich erstreckenden Elemente 1112A und 1112B können in Kombination mit dem Verbindungselement 1112C und dem ersten leitenden Bereich 204 eine Schleife definieren, die sich um einen freiliegenden Bereich 1106 der ersten Fläche 106 des Substrats 102 erstreckt. Eine ähnliche Schleife kann auf der anderen Seite der Längsachse 216 der RF-Komponente 200 gebildet werden. Die beiden sich seitlich erstreckenden Elemente 1112A und 1112B können eine Länge Lm und eine Breite Wm haben. Die Längsachsen 1118 der beiden sich seitlich erstreckenden Elemente 1112A und 1112B können sich seitlich relativ zur Längsachse 216 der RF-Komponente 200 erstrecken (beispielsweise senkrecht oder in einem Winkel relativ zu dieser verlaufen). In einigen anderen Ausführungsformen können die Längsachsen 1118 mit der Längsachse 216 der RF-Komponente 200 in einem nicht senkrechten Winkel stehen. Die Gesamtbreite WI der schlaufenförmigen fünften DGS 1102 zusammen mit den Abmessungen der sich seitlich erstreckenden Elemente 1112A und 1112B sowie den Abmessungen des Verbindungselements 1112C kann eine Funktion der gewünschten Resonanzfrequenz der fünften DGS 1102 sein. In einigen Ausführungsformen kann die Breite WI einen Wert zwischen 8 mils und 300 mils haben. Der Frequenzgang der RF-Komponente 200 kann dem Frequenzgang der in 5, 7 und 9 gezeigten entsprechen. Das heißt, die fünfte DGS 1102 kann die Oberschwingungen und den Störmodus unterdrücken oder zu höheren Frequenzen verschieben. Während 11 eine einzelne Schleife zeigt, die auf jeder Seite der Längsachse 216 der RF-Komponente 200 gebildet wird, kann die DGS 1102 in einigen Ausführungsformen mehr als eine Schleife auf jeder Seite umfassen. In einigen Ausführungsformen kann die Länge Lm Werte zwischen 10 mils und 1200 mils und die Breite Wm Werte zwischen 10 mils und 1200 mils haben. In einigen Ausführungsformen können die Werte von Lm und Wm in elektrischer Länge ausgedrückt werden, d.h. in Form einer Funktion der Wellenlänge und der Permittivität des Materials, aus dem das Substrat 102 besteht. In einigen Ausführungsformen kann das sich seitlich erstreckende 50-Ohm-Element 1112 bei einer Beispielfrequenz von 20 GHz und Permittivitätswerten des Substrats im Bereich von 2 bis 200 eine Länge Lm mit Werten im Bereich von 10 mils bis 200 mils aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann das sich seitlich erstreckende 50-Ohm-Element 1112 bei einer Beispielfrequenz von 2 GHz und Permittivitätswerten des Substrats im Bereich von 2 bis 200 eine Länge Lm mit Werten im Bereich von 100 mils bis 1500 mils aufweisen. Aspekte wie die Symmetrie der fünften DGS 1102, die Breite der sich seitlich erstreckenden Elemente 1112 und die Abstände der sich seitlich erstreckenden Elemente 1112 können den jeweiligen Aspekten der DGS 202 ähnlich sein, die oben in Bezug auf 2-5 diskutiert wurden.
12 zeigt eine Querschnittsansicht der in 1 gezeigten RF-Vorrichtung 100. Insbesondere zeigt die Querschnittsansicht das Substrat 102 und die RF-Komponente 200, die auf der ersten Fläche 106 des Substrats 102 angeordnet ist. Eine Abdeckung ist der Einfachheit halber nicht dargestellt. Die RF-Vorrichtung 100 umfasst auch eine DGS 202, die ebenfalls auf der ersten Fläche 106 angeordnet ist, auf der die RF-Komponente 200 angeordnet ist. Während DGS 202 der in 2 gezeigten DGS 202 entspricht, kann jede der anderen hier besprochenen DGS auch auf der ersten Fläche 106 angeordnet werden. Das heißt, die DGS 202 ist koplanar mit der RF-Komponente 200. Das Substrat 102 umfasst eine zweite Fläche 160 gegenüber der ersten Fläche 106. Eine leitende Schicht 162 ist über der zweiten Fläche 160 des Substrats 102 angeordnet und bildet eine Grundebene, die von der RF-Komponente 200 durch das Substrat 102 elektrisch isoliert ist. Obwohl nicht in 12 dargestellt, ist die DGS 202 elektrisch mit der leitenden Schicht 162 über Durchkontaktierungen (beispielsweise 208 und 210, 2) oder leitende Beschichtungen auf den Seitenflächen (beispielsweise 108, 1) verbunden.
13 zeigt eine Querschnittsansicht einer RF-Vorrichtung 1300, die eingebettete RF-Komponenten und koplanare DGS umfasst. Insbesondere umfasst die RF-Vorrichtung 1300 eine RF-Komponente 200, die in ein Substrat 102 eingebettet ist. Die RF-Komponente 200 ist auf einer ersten eingebetteten Fläche 1306 des Substrats 102 angeordnet. Die RF-Vorrichtung 1300 umfasst auch eine DGS 202, die den oben besprochenen ähnlich ist. Die DGS 202 ist ebenfalls in das Substrat 102 eingebettet und wird auf einer zweiten eingebetteten Fläche 1308 des Substrats 102 angeordnet. Somit sind sowohl die RF-Komponente 200 als auch die DGS 202 innerhalb des Substrats 102 zwischen der ersten Fläche 106 und der zweiten Fläche 160 des Substrats 102 angeordnet. Weiterhin ist die erste eingebettete Fläche 1306 koplanar mit der zweiten eingebetteten Fläche 1308 und durch dazwischenliegendes Material des Substrats 102 voneinander getrennt. Die erste eingebettete Fläche 1306 (beispielsweise mit der RF-Komponente 2000) und die zweite eingebettete Fläche 1308 (beispielsweise mit dem DGS 202) müssen sich nicht physisch ineinander erstrecken oder einander überlappen, um eine einzige Fläche zu bilden. Daher kann die DGS 202 koplanar mit der RF-Komponente 200 sein und von der RF-Komponente 200 elektrisch isoliert oder getrennt sein, indem man Material des Substrats 102 dazwischenlegt. In einigen Fällen kann das Substrat 102 durch die Kombination von zwei oder mehr separaten Substratschichten gebildet werden. Zum Beispiel kann eine Substratschicht aus dem gleichen Material wie das in 12 gezeigte Substrat 102 über dem in 12 gezeigten Substrat 102 positioniert werden und die RF-Komponente 200 und die DGS 202 bedecken. Die resultierende RF-Vorrichtung würde die RF-Komponente 200 und den DGS 202 zwischen den beiden Substratschichten eingebettet aufweisen, ähnlich wie in 13 gezeigt. Der Prozess zur Herstellung der in 12-13 (und 14, das unten besprochen wird) gezeigten RD-Bauelemente kann variieren und kann in einigen Ausführungsformen auf dem Material basieren, das zur Herstellung des Substrats verwendet wird. In einigen Ausführungsformen kann das Substrat 102 Schicht für Schicht (beispielsweise durch Abscheidungstechniken) gebildet werden oder in getrennten unabhängigen Schichten aufgebaut werden, die miteinander verbunden sind, wobei die Metallschichten, die das koplanare DGS und die RF-Komponente darstellen, mit den jeweiligen Flächen des Substrats 102 verbunden werden können.
14 zeigt eine Querschnittsansicht einer Streifenleitungs-RF-Vorrichtung 1400, das eine eingebettete RF-Komponente und eine eingebettete koplanare DGS umfasst. Insbesondere umfasst die Streifenleitungs-RF-Vorrichtung 1400 ein Substrat 102 mit einer ersten Fläche 106 und einer gegenüberliegenden zweiten Fläche 160. Eine erste leitende Schicht 164 ist auf der ersten Fläche 106 und eine zweite leitende Schicht 162 ist auf der zweiten Fläche 160 angeordnet. Die erste leitende Schicht 164 und die zweite leitende Schicht 162 bilden Grundebenen und sind elektrisch miteinander verbunden. Die RF-Komponente 200 und die DGS 202 sind in das Substrat 102 eingebettet. Die RF-Komponente 200 befindet sich auf einer ersten eingebetteten Fläche 1406 des Substrats 102 und ist sowohl von der ersten leitenden Schicht 164 als auch von der zweiten leitenden Schicht 162 elektrisch isoliert. Die DGS 202 ist auf einer zweiten eingebetteten Fläche 1408 angeordnet, wobei die erste eingebettete Fläche 1406 und die zweite eingebettete Fläche 1408 koplanar sind (beispielsweise ähnlich wie die oben im Zusammenhang mit 13 diskutierten Merkmale). Somit ist die DGS 202 koplanar mit der RF-Komponente 200. In einigen Fällen kann das Substrat 102 durch die Kombination von zwei oder mehr separaten Substratschichten gebildet werden. Die koplanare DGS 202 kann auch in anderen Streifenleitungs-RF-Bauelementen eingesetzt werden.
15 zeigt ein Beispiel für eine RF-Vorrichtung 1500 mit einem Bandpassfilter 1550 und einem Tiefpassfilter 200 mit einer koplanaren DGS 202. Obwohl nicht in 14 gezeigt, umfasst die RF-Vorrichtung 1500 auch eine Abdeckung, wie die in 1 gezeigte Abdeckung 104, die über dem Substrat 102 angeordnet ist. Der Bandpassfilter 1550 ist über der ersten Fläche 106 des Substrats 102 angeordnet. Der Tiefpassfilter 200 ist koplanar mit dem DGS 202. In einigen Ausführungsformen kann sich die DGS 202 über den Eingangsanschluss 220 oder den Ausgangsanschluss 222 hinaus entlang der Längsachse 216 der RF-Komponente 200 erstrecken. In einigen Ausführungsformen kann die DGS 202 auch so verlängert werden, dass es an das Bandpassfilter 1550 angrenzt. In einigen dieser Ausführungsformen kann die Größe des Substrats 102 so gewählt werden, dass es eine DGS auf einer oder beiden Seiten einer Längsachse des Bandpassfilters 1550 aufnehmen kann. Die Resonanzfrequenz der DGS kann so gewählt werden, dass sie größer als sowohl eine Mittenfrequenz des Bandpassfilters 1550 als auch die Grenzfrequenz des Tiefpassfilters 200 ist.
Der hier beschriebene Gegenstand veranschaulicht manchmal verschiedene Komponenten, die in verschiedenen anderen Komponenten umfassen oder mit ihnen verbunden sind. Es ist zu verstehen, dass solche dargestellten Architekturen illustrativ sind, und dass tatsächlich viele andere Architekturen implementiert werden können, die die gleiche Funktionalität erreichen. In einem konzeptionellen Sinne ist jede Anordnung von Komponenten zur Erzielung der gleichen Funktionalität effektiv „verbunden“, so dass die gewünschte Funktionalität erreicht wird. Daher können alle zwei Komponenten, die hier kombiniert werden, um eine bestimmte Funktionalität zu erreichen, als miteinander „assoziiert“ angesehen werden, so dass die gewünschte Funktionalität erreicht wird, unabhängig von Architekturen oder intermedialen Komponenten. Ebenso können zwei auf diese Weise verknüpfte Komponenten auch als „betriebsfähig miteinander verbunden“ oder „betriebsfähig miteinander gekoppelt“ angesehen werden, um die gewünschte Funktionalität zu erreichen, und zwei Komponenten, die auf diese Weise verknüpft werden können, können auch als „betriebsfähig miteinander koppelbar“ angesehen werden, um die gewünschte Funktionalität zu erreichen. Spezifische Beispiele für betriebsfähig koppelbar sind unter anderem physikalisch koppelbare und/oder physikalisch interagierende Komponenten und/oder drahtlos interagierende und/oder drahtlos interagierende Komponenten und/oder logisch interagierende und/oder logisch interagierende Komponenten.
Was die Verwendung von Plural und/oder Singular in diesem Dokument betrifft, so können diejenigen, die sich in der Technik auskennen, vom Plural in den Singular und/oder vom Singular in den Plural übersetzen, wie es dem Kontext und/oder der Anwendung angemessen ist. Die verschiedenen Singular/Plural-Permutationen können hier der Klarheit halber ausdrücklich aufgeführt werden.
Es wird von denjenigen innerhalb der Technik verstanden werden, dass die hier und insbesondere in den beigefügten Ansprüchen verwendeten Begriffe (beispielsweise Körper der beigefügten Ansprüche) im Allgemeinen als „offene“ Begriffe gemeint sind (beispielsweise sollte der Begriff „umfassen“ als „umfassen, aber nicht beschränkt auf“, der Begriff „aufweisen“ als „wenigstens aufweisen“, der Begriff „umfasst“ als „umfasst, aber nicht beschränkt auf“ usw. interpretiert werden).
Diejenigen, die sich mit der Technik auskennen, werden des Weiteren verstehen, dass, wenn eine bestimmte Anzahl von eingeführten Anspruchsrezitationen beabsichtigt ist, eine solche Absicht ausdrücklich in dem Anspruch genannt wird, und dass in Ermangelung einer solchen Rezitation keine solche Absicht vorliegt. Als Verständnishilfe können zum Beispiel die folgenden beigefügten Ansprüche die Verwendung der einleitenden Sätze „wenigstens einer“ und „einer oder mehrere“ umfassen, um Anspruchsrezitationen einzuführen. Die Verwendung solcher Sätze sollte jedoch nicht dahingehend ausgelegt werden, dass die Einführung einer Anspruchswiederholung durch die unbestimmten Artikel „ein“ oder „eine“ einen bestimmten Anspruch, der eine solche eingeführte Anspruchswiederholung umfasst, auf Erfindungen beschränkt, die nur eine solche Wiederholung umfassen, selbst wenn derselbe Anspruch die einleitenden Sätze „ein oder mehrere“ oder „wenigstens einen“ und unbestimmte Artikel wie „ein“ oder „eine“ umfasst (beispielsweise „ein“ und/oder „eine“ ist typischerweise so auszulegen, dass damit „wenigstens ein“ oder „einer oder mehrere“ gemeint sind); dasselbe gilt für die Verwendung bestimmter Artikel, die zur Einführung von Anspruchsrezitationen verwendet werden. Selbst wenn eine bestimmte Zahl einer eingeführten Anspruchs-Rezitation explizit rezitiert wird, werden diejenigen, die sich in der Technik auskennen, erkennen, dass eine solche Rezitation typischerweise so interpretiert werden sollte, dass wenigstens die rezitierte Zahl gemeint ist (beispielsweise bedeutet die bloße Rezitation von „zwei Rezitationen“ ohne andere Modifikatoren typischerweise wenigstens zwei Rezitationen oder zwei oder mehr Rezitationen).
Darüber hinaus ist in den Fällen, in denen eine Konvention analog zu „wenigstens einem von A, B und C usw.“ verwendet wird, im allgemeinen eine solche Konstruktion in dem Sinne gemeint, dass jemand, der sich in der Technik auskennt, die Konvention verstehen würde (beispielsweise würde „ein System mit wenigstens einem von A, B und C“ Systeme einschließen, die A allein, B allein, C allein, A und B zusammen, A und C zusammen, B und C zusammen und/oder A, B und C zusammen usw. aufweisen, ohne darauf beschränkt zu sein). In den Fällen, in denen eine Konvention analog zu „wenigstens einem von A, B oder C usw.“ verwendet wird, ist eine solche Konstruktion im allgemeinen in dem Sinne gemeint, dass jemand, der sich in der Technik auskennt, die Konvention verstehen würde (beispielsweise „ein System mit wenigstens einem von A, B oder C“ würde Systeme einschließen, die A allein, B allein, C allein, A und B zusammen, A und C zusammen, A und C zusammen, B und C zusammen und/oder A, B und C zusammen usw. haben, ohne darauf beschränkt zu sein). Die Fachwelt wird des Weiteren verstehen, dass praktisch jedes disjunktive Wort und/oder jede disjunktive Phrase, die zwei oder mehr alternative Begriffe umfasst, sei es in der Beschreibung, in den Ansprüchen oder in den Zeichnungen, so verstanden werden sollte, dass die Möglichkeiten der Einbeziehung eines der Begriffe, eines der Begriffe oder beider Begriffe in Betracht gezogen werden sollten. Beispielsweise ist der Ausdruck „A oder B“ so zu verstehen, dass er die Möglichkeiten von „A“ oder „B“ oder „A und B“ einschließt. Des Weiteren bedeutet, sofern nicht anders angegeben, die Verwendung der Wörter „ungefähr“, „etwa“, „circa“, „grob“, „im Wesentlichen“ usw. plus oder minus zehn Prozent.
Die vorstehende Beschreibung illustrativer Ausführungsformen wurde zu Illustrations- und Beschreibungszwecken vorgelegt. Es ist nicht beabsichtigt, erschöpfend oder einschränkend in Bezug auf die genaue Form zu sein, die offenbart wurde, und Änderungen und Variationen sind im Lichte der obigen Lehren möglich oder können aus der Praxis der offengelegten Ausführungsformen gewonnen werden. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente definiert wird.

Claims

Radiofrequenz (RF) -Vorrichtung, die umfasst ein Substrat mit einer ersten Fläche und einer zweiten Fläche parallel zu der ersten Fläche, wobei das Substrat ein elektrisch isolierendes Material umfasst; eine RF-Komponente, die über die erste Fläche des Substrats angeordnet ist; eine leitende Schicht, die über der zweiten Fläche des Substrats angeordnet ist, wobei die leitende Schicht eine von der RF-Komponente elektrisch isolierte Grundebene bildet; und eine defekte Grundstruktur, die auf einer Fläche des Substrats angeordnet und elektrisch mit der leitenden Schicht verbunden ist, wobei die defekte Grundstruktur eine Vielzahl von wenigstens zwei Elementen aufweist, die sich in Richtung der RF-Komponente erstrecken.
RF-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Elementen der defekten Grundstruktur eine erste Vielzahl von diskreten Elementen, die auf einer ersten Seite der RF-Komponente angeordnet sind, und eine zweite Vielzahl von diskreten Elementen, die auf einer zweiten, der ersten Seite gegenüberliegenden Seite der RF-Komponente angeordnet sind, umfasst.
RF-Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die defekte Grundstruktur symmetrisch um eine Längsachse der RF-Komponente konfiguriert ist.
RF-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei wenigstens eines der Vielzahl von sich seitlich erstreckenden Elemente eine Fächerform aufweist.
RF-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei wenigstens eines der Vielzahl von sich seitlich erstreckenden Elemente eine T-Form aufweist.
RF-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, bis 5, die des Weiteren eine leitende Abdeckung umfasst, die über der ersten Fläche des Substrats angeordnet ist, wobei die leitende Abdeckung elektrisch mit der defekten Grundstruktur gekoppelt ist, wobei die leitende Abdeckung die RF-Komponente bedeckt.
RF-Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei eine Resonanzfrequenz der defekten Grundstruktur eine Funktion einer Dimension der Vielzahl von Elementen der defekten Grundstruktur ist.
RF-Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Resonanzfrequenz der defekten Grundstruktur größer als eine Grenzfrequenz der RF-Komponente ist, wobei die RF-Komponente ein Tiefpassfilter ist.
RF-Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Resonanzfrequenz der defekten Grundstruktur einen Wert in einem Bereich von 1 GHz bis 300 GHz aufweist.
RF-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die RF-Komponente wenigstens einen Hochpassfilter, einen Bandpassfilter, einen Verstärker und/oder eine Übertragungsleitung umfasst.