DE3019523A1

DE3019523A1 - Uebergang von einem hohlleiter auf eine mikrostreifenleitung

Info

Publication number: DE3019523A1
Application number: DE19803019523
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. 7150 Backnang Hauth
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Bosch Telecom GmbH
Priority date: 1980-05-22
Filing date: 1980-05-22
Publication date: 1981-11-26
Also published as: DE3019523C2

Description

Übergang von einem Hohlleiter auf eine Mikrostreifenleitung
Die Erfindung betrifft einen Übergang von einem Hohlleiter auf eine Mikrostreifenleitung, wobei das die Mikrostreifenleitung und die zugehörige Masseleitung tragende Substrat parallel zur E-Ebene im Hohlleiter angeordnet ist und sich die Mikrostreifenleitung in Ausbreitungsrichtung des Hohlleiters fortsetzt, und bei dem die Masseleitung mit dem Hohlleiter mindestens für HF-Energie leitend verbunden ist.
Ein sehr häufig benutzter übergang von einem Hohlleiter auf eine Mikrostreifenleitung geht aus "IEEE S-MTT Microwave Symposium, Atlanta, Georgia (1974) S. 188, 189" hervor. Wie dort die Figur 2 zeigt, ragt die auf einem Substrat angeordnete Mikrostreifenleitung im rechten Winkel zur Hohlleitero achse parallel zur E-Ebene in den Hohlleiter hinein. Nachteilig bei diesem Übergang ist, daß er nicht sehr breitbandig ist und durch die rechtwinklige Anordnung des Substrats zum Hohlleiter viel Platz in Anspruch nimmt.
Aus der DE-OS 21 62 196 ist ein übergang bekannt, der wohl breitbandiger ist als der vorher erwähnte, dabei aber eine große Baulänge aufweist. Das Substrat, das auf seiner Vorderseite die Mirkostreifenleitung und auf seiner Rückseite die zugehörige Masseleitung trägt, ist hier in Ausbreitungsrichtung und parallel zum E-Feld im Hohlleiter angeordnet.
Um einen breitbandigen übergang zu erhalten, wird zunächst die Hohlleiterwelle in eine Schlitzleitungswelle überführt und diese dann in die Mikrostreifenleitung eingekoppelt.
Man erhält also eine Vergrößerung der Baulänge durch die zusätzliche Schlitzleitung-Übergangsstufe.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen breitbandigen Übergang vom Hohlleiter auf eine Mikrostreifenleitung mit möglichst geringer Baulänge zu schaffen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Masseleitung einen in den Hohlleiter hineinragenden Vorsprung aufweist und daß die Mikrostreifenleitung auf der Gegenseite des Substrats im Bereich des Masseleitung-Vorsprungs liegt, über den Rand dieses Vorsprungs hinaus parallel zur Hohlleiterachse weiterverläuft und am Ende in Richtung des E-Feldes im Hohlleiter abknickt.
Zweckmäßige Ausführungen des erfindungsgemäßen übergangs sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nun anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine perspektivische Darstellung eines Hohlleiters mit einem darin angeordneten Übergang auf eine Mikrostreifenleitung, Figur 2 einen senkrechten Schnitt A-A durch den Hohlleiter, Figur 3 einen waagerechten Schnitt B-B durch den Hohleiter und Figur 4 das Leitungsersatzschaltbild des Übergangs.
In dem in der Figur 1 dargestellten Rechteckhohlleiterstück 1 der Breite a und der Höhe b ist in der Symmetrieebene prallel zum E-Feld des Hohlleiters ein Substrat 2 angeordnet, das auf seiner hier nicht sichtbaren Rückseite einen Mikrostreifenleiter 3 (strichliert gezeichnet) und auf der Vorderseite die zugehörige Masseleitung (kreuzschraffiert gezeichnet) trägt. Das Substrat wird in Nuten 4 gehalten, die in die Hohlleiterwände eingelassen sind. Der in den Hohlleiter 1 hineinragende Teil des Substrats 2 bildet mit seiner besonders gestalteten Masse- und Mikrostreifenleitung den Übergang vom Hohlleiter auf die sich in Wellenausbreitungsrichtung fortsetzende Mikrostreifenleitung.
Der in Figur 2 dargestellte senkrechte Schnitt A-A durch den Hohlleiter zeigt diesen übergang. Die Masseleitung auf dem Substrat besitzt eine über die ganze Länge des im Hohlleiter befindlichen übergangs gehende Aussparung der Breite w. Die Aussparung ist allerdings durch einen in Richtung des leeren Hohlleiters entlang einer Hohlleiterwand verlaufenden Masseleitung-Vorsprungs 5 der Länge 15 und der Breite w5 unterbrochen. Auf der Gegenseite des Substrats verläuft im Bereich des Masseleitung-Vorsprungs 5 der Mikrostreifenleiter 3 der Breite w3. Er geht über die Kante des Vorsprungs 5 um die Länge 13 hinaus.
im Abstand 1 von der Substratkante knickt der Mikrostreifenleiter senkrecht zur Hohlleiterachse hin ab. Das abgeknickte, als Koppelsonde 6 wirkende Ende des Mikrostreifenleiters 3 ist auf die Länge 16 parallel zum E-Feld des Hohlleiters ausgerichtet. Die Sonde 6 koppelt das vom Hohlleiter in die gestufte Aussparung der Masseleitung gelangte elektromagnetische Feld in die Mikrostreifenleitung 3 ein. Mit der durch den Masseleitung-Vorsprung 5 bewirkten abgestuften Aussparung erhält man einen reflexionsarmen Übergang, da an der Substratkante relfektierte Wellen durch an den Sprüngen der Masseleitung erzeugte rücklaufende Wellen kompensiert werden.
Von den Abmessungen der Mirkostreifenleitung und der Masseleitung im Übergangsbereich hängt die Breitbandigkeit, die Reflexionsdämpfung und die Transmissionsdämpfung des Hohlleiter-Mikrostreifenleitung-Übergangs ab. Bei folgenden Abmessungen besitzt der übergang eine breitbandige, reflexionsarme Anpassung im Frequenzbereich von 18 bis 22 GHz; Dicke des Substrats d = 0,381 mm Dielektrizitätskonstante des Substrats E r = 9,8 Breite der Massenleitungsaussparung w = 3,57 mm Breite des Masseleitung-Vorsprungs W5 = 1,25 mm Länge des Masseleitung-Vorsprungs 15 = 1,3 mm Breite der Mikrostreifenleitung W3 = 0,244 mm Länge des über den Rand des Masseleitung-Vorsprungs hinausgehenden Teils der Mikrostreifenleitung 13 = 0,9 mm Länge der Koppelsonde 16 = 1,75 mm Abstand der Koppelsonde von der Substratkante / l = 1,5 mm Die Reflexionsdämpfung des übergangs ist hierbei größer als 20 dB und die Transmissionsdämpfung beträgt etwa 0,1 bis 0,2 dB.
Bei dem gerade beschriebenen Ausführungsbeispiel hat das in Richtung des E-Feldes im Hohlleiter abgeknickte Stück der Mikrostreifenleitung - die Koppelsonde 6 - die gleiche Breite wie die übrige Mikrostreifenleitung 3. Die Koppelsonde kann auch gegenüber der sonstigen Mikrostreifenleitung breiter oder schmaler gestaltet oder mit Verdickungen, Ausspart rungen oder ähnlichen Veränderungen bezüglich der zweiten abmessungen versehen werden. Hierdurch läßt sich die Koppelwirkung der Sonde 6 und damit die Anpassung des bergangs vom Hohlleiter auf die Mikrostreifenleitung verändern.
Die Figur 4 zeigt das Leitungsersatzschaltbild des vorliegenden übergangs mit jeweils dem Wellenwiderstand und der Betriebswellenlänge für die einzelnen Leitungsabschnitte: Z0, Ao für den leeren, nicht das Substrat tragenden Hohl-0 leiterabschnitt, z, A für die Masseleitungsaussparung der Länge 1 vor der Substratkante bis zur Koppelsonde, z3, A3 für die Masseleitungsaussparung der Länge 13 zwischen der Mikrostreifenleitung und dem unteren Masseleitungsra nd, Z3', #3, für die Masseleitungsaussparung der Länge 13 zwi-3' schen der Mikrostreifenleitung und dem oberen Masseleitungsrand, z5, A5 für die Masseleitungsaussparung der Länge 15, die wie ein kurzgeschlossenes Leitungsstück wirkt, und ZM, Ä für die Mikrostreifenleitung hinter dem Übergang.
M Die Koppelsonde 6 ist durch einen idealen Übertrager mit dem übersetzungsverhältnis ü und einer seriellen Reaktanz jX nachgebildet. Das vollständige Ersatzschaltbild müßte außerdem noch weitere konzentrierte Blindelemente an den Stoßstellen der einzelnen Leitungsabschnitte enthalten, diese sind jedoch aus Gründen der übersichtlichkeit fortgelassen worden.
Für eine gut leitende HF-Verbindung zwischen der Masseleitung und dem Hohlleiter ist auf bekannte Weise die Masseleitung an beiden Rändern mit einer kammartigen Leiterstruktur 7 versehen. Und zwar greift diese Kammstruktur, die beim in der Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel oberhalb und unterhalb der Masseleitungsaussparung verläuft, in den unteren Teil 4' der in die Hohlleiterwände eingelassenen Nuten 4 ein. Der untere Teil 4' der Nuten 4 ist etwas verbreitert, so daß die kammartige Leiterstruktur 7 keinen galvanischen Kontakt mit den Hohlleiterwänden eingeht. Die Zähne der Kammstruktur haben eine Länge, die etwa einem Viertel der Betriebswellenlänge der Anordnung entspricht. Die auf einer Seite offenen Räume zwischen den Zähnen bilden h/4-Transformatoren, die die hohen Inpedanzen an den offenen Enden auf eine niedrige Impedanz an der Stelle der oberen und unteren Hohlleiterwand transformieren. Dadurch ist auch bei kleinen Abweichungen von der idealen Lage des Substrats im Hohlleiter ein einwandfreier HF-Kontakt zwischen den Hohlleiterwänden und der Masseleitung auf dem Substrat gewährleistet.
Aus Figur 1 und insbesondere aus Figur 3, einem waagerechten Schnitt B-B durch den Hohlleiter, geht hervor, daß der Hohlleiter am Ende durch induktiv wirkende Blenden 8, 9 kurzgeschlossen ist. Und zwar befindet sich links und rechts neben dem Substrat, dort wo die Aussparung der Masseleitung beginnt, eine Blende 8 bzw. 9. Die Blenden dienen dazu, die restliche Feldenergie des Hohlleiters, die nicht in die Mikrostreifenleitung eingekoppelt worden ist, an einer weiteren Ausbreitung in das anschließende Gehäuse 10 des die Mikrostreifenleitung tragenden Substrats zu hindern.
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Claims

Patentansprüche übergang von einem Hohlleiter auf eine Mikrostreifenleitung, wobei das die Mikrostreifenleitung und die zugehört rige Masseleitung tragende Substrat parallel zur E-Ebene im Hohlleiter angeordnet ist und sich die Mikrostreifenleitung in Ausbreitungsrichtung des Hohlleiters fortsetzt, und bei dem die Masseleitung mit dem Hohlleiter mindestens für HF-Energie leitend verbunden ist, dadurch gekennzeich net, daß die Masseleitung einen in den Hohlleiter (1) hineinragenden Vorsprung (5) aufweist und daß die Mikro streifenleitung (3) auf der Gegenseite des Substrats im Bereich des Masseleitung-Vorsprungs (5) liegt, über den Rand dieses Vorsprungs hinaus parallel zur Hohlleiteracht se weiterverläuft und am Ende in Richtung des E-Feldes im Hohlleiter abknickt.
2. Übergang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (5) der Masseleitung entlang der Hohlleiterbewandung verläuft.
3. Übergang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrostreifenleitung (3) zur Hohlleiterachse hin abgeknickt ist.
4.- übergang nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das in Richtung des E-Feldes im Hohlleiter abgeknickte Stück (6) der Mikröstreifenleitung (3) bezüglich der Breitenabmessung von der übrigen parallel zur Hohlleiterachse verlaufenden Mikrostreifenleitung abweicht.