DE2753546A1

DE2753546A1 - Mikrostreifenleitung fuer hohe frequenzen

Info

Publication number: DE2753546A1
Application number: DE19772753546
Authority: DE
Inventors: Wolfram Dipl Phys Dr Schilz
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1977-12-01
Filing date: 1977-12-01
Publication date: 1979-06-07

Description

"Mikrostreifenleitung für hohe Frequenzen"
Die Erfindung bezieht sich auf eine Mikrostreifenleitungsanordnung für hohe Frequenzen auf einem Keramiksubstrat.
Eine dem Stand der Technik entsprechende Methode zur Integration von Mikrowellenschaltungen beruht auf der Verwendung der Mikrostreifenleitung. Hierbei wird ein planarer Wellenleiter verwendet, der aus einem nichtleitenden, meist keramischen Substrat besteht, das auf der Unterseite durchgehend metallisiert ist und auf der Oberseite die wellenführende Struktur in Form metallischer Streifen trägt, wie es z.B. aus ZIELE MTT 12", 1964, p. 280 und ZIELE MTT 13, 1965, p.172 bekannt ist.
Die Impedanz der Leitung wird bestimmt durch die DK des Materials, die Dicke des Substrats und die Breite des Leiterstreifens.Am häufigsten verwendet wird AL203-Substrat der Dicke d = 0,5 mm.
Für ein solches Substrat hat eine Leitung mit 50 n Impedanz die Breite w = d = 0,5 mm. Eine Mikrowellenschaltung wird dann realisiert durch geeignetes Zusammenfügen von Leitungsstücke verschiedener Länge und Impedanz. Hierbei gilt, daß die Leiterbreite w sehr klein gegenüber der Wellenlänge X der Mikrowelle auf dem Leiter sein muß.
Diese Bedingung ist mit den bekannten Standard-Substraten bei hohen Frequenzen zunehmend schlechter zu erfüllen, da die Wellenlänge mit lif (f = Frequenz) abnimmt.
Die Schwierigkeiten könnten zwar behoben werden durch a) Verwendung dünnerer Substrate, b) Verwendung von Substraten niedrigerer DK, auf denen die Wellenlänge größer ist, oder c) Transformation der Schaltung in ein höheres Impedanzniveau, bei dem die Leiterbreite kleiner ist oder auch durch Kombinationen der vorstehenden Maßnahmen.
Diese Methoden hätten jedoch Nachteile, die teils elektrischer teils mechanischer Natur sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine leicht integrierbare Mikrostreifenleitungsanordnung größerer mechanischer Festigkeit für hohe Frequenzen zu schaffen, bei der Impedanztransformationen der Schaltung entbehrlich sind.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß an einer vorgegebenen Stelle des Substrates die lokale Substratdicke durch einen gerundeten Einschliff reduziert ist und die Impedanz der Leitung durch allmähliche Reduzierung der Leiterbreite über den Einschliff konstant gehalten wird.
Diese Anordnung bietet folgende Vorteile: 1.) Der Rand des Substrates ist hinreichend dick und gewährleistet zusammen mit seinem zylinder- oder kugelkalottenförmigen Einschliff die mehanische Festigkeit des Substrates, insbesondere auch im Hinblick auf die Verbindungstechnik zu anderen Wellenleitern.
2.) Das Impedanzniveau einer Leitung bleibt erhalten.
3.) Im Bereich des Einschliffs ist auch die Breite einer 50 n-Leitung noch hinreichend klein.
4.) Auf den Randzonen des Substrates können gerade, nichtverkoppelte Leiterbahnen verwendet werden, bei denen die Erfüllung der Bedingung d « nicht unbedingt notwendig ist.
5.) Es kann Material mit hoher DK verwendet werden, so daß eine gute Führung der Mikrowelle auf der Leitung gewährleistet ist.
Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel dar. Es zeigen: Fig. 1 eine Ansicht des Substrates mit Einschliff, Fig. 2 einen Schnitt A-B nach Figur 1, Fig. 3 eine Draufsicht auf das Substrat.
Als Substrat S kann ein Material hoher DK (z.B. Al203)verwendet werden mit einer Dicke (z.B. d = 0,5 mm), die ausreichende mechanische Stabilität gewährleistet. An der Stelle S1 des Substrates, die die Mikrowellenschaltung oder Komponenten von ihr trägt, wird die Dicke des Substrates von der Unterseite US her verringert, z.B. durch einen runden - zylindrichen oder kugelkalotten-förmigen - Einschliff ES . Der Leiter L auf der Oberseite OS des Substrates wird über den Bereich allmählich abnehmender Substratstärke anale Mitte herangeführt, wobei das Verhältnis von Leiterbreite zu lokaler Substratdicke, und damit die Leitungsimpedanz konstant gehalten wird, indem die Breite des Leiters L über dem Einschliff ES entsprechend reduziert wird, wie Figur 3 zeigt.
Die Mikrowellenschaltungskomponenten, z.B. Koppler, Teiler, Mischer etc. für eine Frequenz bis zu 40 GHz und mehr auf dem Bereich reduzierter Substratdicke angeordnet, während die Bereiche unveränderter Substratdicke nur gerade Leiter oder NF-Komponenten tragen.
Das Substrat kann auch mehrere Einschliffe enthalten, wobei die Jeweiligen Mikrowellenschaltungskomponenten auf dem Substrat mit-einander verbunden sind.
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Claims

PATENTANSPRUCHE: fE 1.1 Mikrostreifenleitungsanordnung für hohe Frequenzen auf einem Keramiksubstrat, dadurch gekennzeichnet, daß an einer. vorgegebenen Stelle des Substrates die lokale Substratdicke durch einen gerundeten Einschliff reduziert ist und die Impedanz der Leitung durch allmähliche Reduzierung der Leiterbreite über dem Einschliff konstant gehalten wird.
2. Mikrostreifenleitungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einschliff zylinderförmig ist.
3. Mikrostreifenleitungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einschliff kugelkalotten-förmig ist.
4. Mikostreifenleitungsanordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrowellenschaltungs-Komponenten, z.B. Koppler, Teiler, Mischer auf dem Bereich reduzierter Substratdicke angeordnet sind, während die Bereiche unveränderter Substratdicke nur gerade Leiter oder NF-Komponenten tragen.
5. Mikrostreifenleitungsanordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Substrat mehrere Einschliffe enthält und die jeweiligen Mikrowellenschaltungs-Komponenten auf dem Substrat miteinander verbunden sind.