DE2047680C3 - Anordnung gekoppelter Streifenleitungen - Google Patents

Description

Streil'enleilungen in Mikrostrip-Ausführung werden für den Schaltungsaufb.iu sowohl in der Rechner- a° Jechnik als auch in der Mikrowellentechnik verwendet. Sie werden durch Aufdampfen. Drucken, galvanisches Aufwachsen oder Ausätzen auf Isoliercnaterialien aus Epoxidharz oder Keramik hergestellt. Sind in den Leitungszug Bauelemente einzuloten, so wird dies meist nach einem der bekannten Tauchlöt\erfahren durchgeführt. Zuvor η Hissen jedoch die unbedeckten Leitungen mit einem Lotstoplack überlOuen werden. DiO^₁Cr Lack Überzug erhöht die Kapazität eines Streifenleiters und auch die Koppelkapazitat zu den Nachbarleiteni und verringert den l'ntersehied in den Phasengeschw'iuligkeiten der Eigenwellen eines gekoppelten Leitersystems.

Da man hei einem kostengünstigen Herstellungsverfahren aus technologischen Gründen auf die Abdeckung der Streifenleiter durch eine dielektrische Deckschicht nicht verzichten kann und es auch unzweckmäßig ist, diese Schicht nach dem Einlöten von Bauelementen in den Leitungsz.ug wieder zu entfernen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, hei Anordnungen gekoppelter Streifcnleitungen. die über einer leitenden Sehirmebene auf einer dielektrischen Trägerschicht angeordnet und durch eine dielektrische Deckschicht abgedeckt sind, den Einfluß dieser Deckschicht auf die elektrischen Eigenschaften der Streifenleser zu eliminieren. Das bedeutet mit anderen Worten, daß eine Anordnung von gekoppelten Streifenleitungen geschaffen werden soll, die technologisch einfach herzustellen ist und immer wieder /u reproduzierbaren Ergebnissen mit im wesentlichen konstanten elektrischen Eigenschaften führt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine dielektrische Deckschicht, deren relative Dielektrizitätskonstante derart gewählt ist, daß sie weniger als 20"o von der der Trägerschicht abweicht und deren Dicke mindestens das 0,.Mache des Abstandes der Streifenleitungen zu der Schirmebene beirägt.

Eine derartige Anordnung ist technologisch leicht zu realisieren und deswegen so vorteilhaft, weil, wie ⁶" ! mtersuchungen bestätigt haben, die Dielektrizitätskonstante r des die Streifenleitungen umgehenden Mediums die Abhängigkeit des Quotienten aus Kapazität und Dielektrizitätskonstante von den l.eitungsabmessungen kaum beeinflußt. Weiterhin hat sich bestätigt, daß es auch von untergeordneter Bedeutung ist. ob zwei gekoppelte Streifenleitungen im (ileich- oder Cieuentakt betrieben werden.

Im folgenden werden schematische Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt die Fig. 1 ein schematischcs Beispiel iür zwei gekoppelte Streil'enleilungen 1 ii'.id 2, die im Abstand Ii von einer Schirmebene auf der Oberfläche einer Trägerschicht 5 mit der Dielektrizitätskonstanten ι 1 angeordnet sind. Diese Streifenleilungen 1 und 2 besitzen eine Breite w. eine Höhe ! und haben den gegenseitigen Absland v. Sie sind durch eine dielektrische Deckschicht 3 mit einer Dielektrizitätskonstanten i-3 abgedeckt. Die Höhe der Überdeekung der Streifenleitungen 1 und 2 ist mit t· bezeichnet. Die Deckschicht 3 grenzt an das die Anordnung umgebende Medium, also normalerweise Luft, dessen Dielektrizitätskonstante hier mit ; 4 bezeichnet ist.

F i g. 2 zeigt in den Diagrammen die Änderung des elektrischen und magnetischen Koppelfaktors A, bzw. A,„ in Abhängigkeit von dem Verhältnis der gesamten Schichtdicke (t ■, j?) der Deckschicht 3 zu dem Abstand Ii der Streifenleitungen 1 und 2 von der Schirmebene 4. Die Koppelfaktoren fc, und £,,, ergehen sich dabei in bekannter Weise aus den Teilkapa/ttäten (",ι, bzw. den Induktionskoeffizienten L _μ ode;- deren bezüglich einer Längeneinheit der Leitung normierten Kapazilätsbelägen C"_lk bzw. Induktionsbelägen //,ι.. Der elektrische KoppeKaktor A₁. ist über die Teilkapazitäten von den Dielektrizitätskon:.tai:ten der umgehenden Medien abhängig.

In den Diagrammen der Fig. 2 entsprechen die ausgezogenen Linien jeweils dem Verlauf eines elektrischen Koppelfaktors A, für ein Beispiel, bei dem für das Verhältnis der Dielektrizitätskonstanten der die Streifenleiter 1 und 2 umgehenden Medien die Beziehung gilt

ι 1

5-1-4

Analog stellen die unterbrochenen dargestellten Linie'izüge den Verlauf eines elektrischen Koppelfaktors A,.' dar, für den für das Verhältnis der Dielektrizitätskonstanten die Beziehung

1-3 ').7 ■ r 4

gilt. Der elektrische Koppelfaktor A,. und der magnetische Koppelfaktor A₁₁₁ sind außerdem abhängig von dem Verhältnis des gegenseitigen Abstandes ν der Streifenleitungen 1 und 2 zu ihrem Abstand /; von der Schirmebene 4. Dieses Verhältnis slh ist der Parameter für die Diagramme der Fig. 2. Das Verhältnis der Leiterbreitc w zum Abstand /1 von der Schirmebene 4 ist bei diesen Beispielen w/li 0,5.

Die Diagramme der F i g. 2 zeigen nun im wesentlichen folgendes:

Der elektrische Koppelfakior A₁. ist bei einem bestimmten Wert des Parameters s/h im wesentlichen unabhängig von den Dielektrizitätskonstanten r, der die Streifenleitungen 1 und 2 umgebenden Medien. Außerdem durchläuft er abhängig von der Dickey der Deckschicht 3 ein Maximum und nähert sich mit wachsender Schichtdicke g einem Endvvert. Beträgt das Verhältnis der Schichtdicke » der dielektrischen Deckschicht 3 zu dem Abstand h mindestens den Wert 0,3, so weichen die Koppelfaktoren maximal um KI¹¹U von den Werten einer homogenen Leitung ah. Diese Werte sind technologisch aber durchaus vertretbar. Da die Wellenwiderstände und die Laufzeiten für einen Gleich- oder Gegentaktbetrieb sich

bekanntlich ebenfalls aus den Teilkapazitäten bzw. den 1 uilinduküviläten ergeben, liegen deren Änderungen ebenfalls in dieser Größenordnung.

Durch die entsprechende Wahl der anderen Parameter einer Anordnung gekoppelter Streifenleiiungen — wie das Verhältnis des Abstandes ν der Streifenleiiungen I und 2 zu ihrem Abstand/i u>n der Schirmebene 4, aber auch die Leiterbreite w — können lür ein/eine Anwendungsfälle optimale Bedingungen geschallen werden. So kann die Abnahme der Wellenv,iderständc infolge der Abdeckung der Streifenleilungen 1 und 2 durch die Deckschicht 3 durch kleinere Leiterbreiten w ausgeglichen werden. Durch die Wahl des gegenseitigen Abslandes ν der Slreifenleitungen 1 und 2 kann die Koppeluni; zwischen ihnen verändert werden, obwohl die Schmalseitenkoppelung von Streifenleitern an sich gering ist. Diese Kuppelung ist zum beispie! in der Rechnertechnik unerwünscht und wird dort durch größeren Leiterabstand verringert, während im Gegensatz dazu bei einigen Mikrowellenschallungen eine Vergrößerung der Kopplung angestrebt wird. Die Quasihomogeniläl der gekoppelten Streifenleitungen kann aber auch durch die Dielektrizitätskonstanten rl und ι 3 beeinflußt werden. Am einfachsten ist die Quasihomogenital zu verwirklichen, wenn man — wie im Ausführungsbeispiel dargestellt — die gleichen Dielektrizitätskonstanten wählt. Trotzdem ist Quasihomogeniiüt in begrenzten Frequenzbereichen auch bei voneinander abweichenden Dicleklrizilätskonstauten noch zu erreichen, wenn man die^e Abweichung auf ± 20° 0 begrenzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. 2 047 680

   Patentanspruch:

   Anordnung gekoppelter, jedoch quasihomogener Streifenleitungen, die über einer leitenden Schirmebi.'ne auf einer dielektrischen Trägerschicht angeordnet und durch eine dielektrische Schicht abgedeckt sind, g e k e η η ζ e i c h η e ι durch eine dielektrische Deckschicht (3), deren relative Dielektrizitätskonstante derart gewählt ist, daß sie weniger als 20^ι:·η von der der Trägerschicht (5) abweicht und deren Dicke (i;) mindestens das t),3fache des Abstandes (/.) der Sireifenleitungen (1,2) zu der Schirmebene (4) beträgt.