DE3787024T2

DE3787024T2 - Herstellungsverfahren eines Mikrowellenüberganges zwischen zwei orthogonalen Leitungsstrukturen und Mikrowellenschaltung mit diesem Übergang.

Info

Publication number: DE3787024T2
Application number: DE87402785T
Authority: DE
Inventors: Philippe Bertalan Phi Bertalan
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1986-10-10
Filing date: 1987-12-08
Publication date: 1993-11-25
Anticipated expiration: 2007-12-09
Also published as: EP0319629A1; FR2605147A1; DE3787024D1; FR2605147B1; EP0319629B1; US4887346A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Mikrowellenübergangs zwischen zwei zueinander senkrechten Wellenleiter-Strukturen sowie auf einen Mikrowellenkreis, der einen solchen Übergang enthält.
In Radar-Mikrowellenanlagen ist es notwendig, Übergänge zu verwenden, die eine in einem Wellenleiter gemäß einer als horizontal bezeichneten Ebene geführte elektromagnetische Welle in einen dazu senkrechten Wellenleiter zu übertragen erlauben, der dann "vertikal" verläuft. Hierzu verwendet man im allgemeinen ein geknickten Wellenleiterabschnitt. Es ist üblich, an dem zwischen einer senkrechten und einer waagrechten Wand gebildeten rechten Winkel entweder ein Metallstück anzubringen, das den Winkel schließt, oder dieses Stück im Wellenleiter durch Bearbeitung auszubilden. Das Metallstück bildet eine glatte Fläche mit einer solchen Neigung, daß das elektrische oder magnetische Feld, das in dem waagrechten Wellenleiter senkrecht liegt, zunehmend im senkrechten Leiter waagrecht wird.
Für Anlagen, die bei Frequenzen bis zu 30 oder 40 GHz betrieben werden sollen, greift man auf übliche Technologien zurück, nämlich entweder das Ausfräsen der Teile des geknickten Wellenleiters, wobei die Neigungen durch geneigte Lage des Teils bezüglich des Fräswerkzeugs erhalten werden, oder auf das nachträgliche Anbringen eines vorher abgeschrägten Bauteils (IEEE-MTT-S "International Microwave Symposium Digest", 2. bis 4. Juni 1986, Baltimore, Maryland, USA, Seiten 155 bis 156; IEEE, Piscataway, New Jersey, USA).
Für Anlagen, die bei noch höheren Frequenzen betrieben werden sollen und daher den Millimeterwellen entsprechen, nehmen die Probleme der spanenden Bearbeitung weiter zu, da die klassischen Technologien nicht mehr angewandt werden können. Die geforderte Genauigkeit ist umso größer, je kleiner die Abmessungen der die Welle leitenden Wände sind. Die Neigungsbewegungen, die das Bauteil durchführen muß, um die Fläche durch eine Fräse auszuschneiden, werden mit den geforderten Toleranzen unvereinbar, ebenso wie das Anbringen einer vorbearbeiteten Fläche.
Die vorliegende Erfindung erlaubt es, diesen Nachteil zu beheben. So lassen sich Mikrowellenkreise herstellen, die insbesondere im Bereich der Millimeterwellen arbeiten sollen und bei denen die Übergänge von einem waagrechten zu einem senkrechten Wellenleiter durch Ausschneiden aus der Masse des Materials realisiert werden, ohne daß es notwendig wäre, die Strukturen zu neigen.
Die vorliegende Erfindung hat also ein Verfahren zur Herstellung eines Mikrowellenübergangs zwischen zwei zueinander senkrecht verlaufenden Wellenleiterstrukturen gemäß Anspruch 1 zum Gegenstand.
Die Erfindung hat auch ein Verfahren zur Herstellung eines Mikrowellenübergangs gemäß Anspruch 2 zum Gegenstand.
Die Erfindung wird nun anhand eines nicht beschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispiels mit Hilfe der Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der waagrechten Struktur gemäß einer Variante des Verfahrens.
Fig. 2 zeigt einen ersten Verfahrensschritt zur Herstellung der waagrechten Struktur gemäß einer Variante des Verfahrens.
Fig. 3 zeigt einen zweiten Verfahrens schritt zur Herstellung der waagrechten Struktur gemäß der Variante des Verfahrens.
Fig. 4 zeigt einen zweiten Verfahrensschritt zur Herstellung der waagrechten Struktur gemäß einer anderen Variante des Verfahrens.
Fig. 5 zeigt einen Mikrowellenkreis, dessen Übergänge nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurden.
Fig. 6 zeigt im einzelnen einen Übergang im Schnitt.
In Fig. 1 wurden schematisch eine waagrechte und eine senkrechte Wellenleiterstruktur 2 bzw. 1 dargestellt. Die Begriffe waagrecht und senkrecht wurden zur Vereinfachung der Erläuterung verwendet und beziehen sich auf die Ebenen, in denen die Mikrowelle sich fortpflanzt, aber auch auf eine frei wählbare Orientierung dieser Strukturen bezüglich einer Bezugsebene (beispielsweise der zeichenebene in Fig. 1).
Die "senkrechte" Wellenleiterstruktur trägt das Bezugszeichen 1. Sie soll auf die "waagrechte" Wellenleiterstruktur 2 aufgesetzt werden.
Die senkrechte Wellenleiterstruktur enthält eine leitende Platte, in der eine rechteckige Öffnung 10 entsprechend einem Teil des Wellenleiters mit senkrechten Wänden ausgeschnitten ist. Das Ausschneiden erfolgt durch Senk-Funkerosion.
Man verwendet hierzu eine Elektrode mit der Form der Öffnung, die hergestellt werden soll. Die Struktur wird in einem geeigneten Bad angeordnet, und das Anbringen der Elektrode auf der Struktur erlaubt es, den gewünschten Ausschnitt herzustellen.
Die waagerechte Wellenleiterstruktur enthält eine leitende Platte, in der eine oder mehrere muldenförmige Rillen 20 ausgebildet werden. Die Rillen werden aus der Masse herausgearbeitet und enthalten eine waagrechte Wand 21 und zwei senkrechte Wände 22 und 23. Das Ausschneiden erfolgt mit einer Fräse 100, die waagrecht verschoben wird, um die Rille 20 auszuschneiden. Dann wird ohne jede Verschiebung der Struktur 2 die Fräse so gesteuert, daß sie sich in einer Richtung senkrecht zur ursprünglichen Richtung verschiebt. Sie verschiebt sich also in Richtung der Breite L der Rille. So wird das Fräswerkzeug mehrfach hin- und herbewegt, so daß sich ein Winkel in Form von Treppenstufen bildet. Die Treppenstufen bilden eine Schräge 30 zwischen der waagrechten Wand 21 und dem senkrechten Wandabschnitt 24.
In Fig. 2 ist ein erster Verfahrensschritt zur Herstellung der Schräge in der waagrechten Struktur gemäß einer Variante des Verfahrens dargestellt.
In dieser Variante besitzt die herzustellende Schräge eine geringere Breite als die Breite L des Wellenleiters. Der erste Verfahrensschritt besteht darin, die Fräse so anzuordnen, daß sie einen rechteckigen Keil 40 im Winkel übrig läßt. Hierzu setzt die Fräse ihre Arbeit an einem der Ränder 12 fort, bis die gewünschte Tiefe e erreicht ist. Die Fräse wird dann vor den Keil gebracht und orthogonal bis zum anderen Rand 23 verschoben. Die Fräse wird entlang dieses Rands bis zum Erreichen der gewünschten Tiefe e verschoben.
In Fig. 3 ist der zweite Verfahrensschritt zur Herstellung der Schräge gemäß einer ersten Variante gezeigt. Dieser zweite Verfahrensschritt besteht darin, Treppenstufen an dem Keil 40 so auszufräsen, daß sich eine Schräge 30 mit der gewünschten Neigung ergibt. Die Treppenstufen ergeben sich durch aufeinanderfolgendes Hin- und Herbewegen der Fräse auf dem Keil 40.
In Fig. 4 ist eine zweite Ausführungsvariante des zweiten Verfahrensschritts gezeigt. In dieser Variante ergibt sich die Schräge 30 durch Senk-Funkerosion des Keils 40, der im ersten Verfahrensschritt, wie in Fig. 2 gezeigt, hergestellt wurde. Die Funkerosion besteht darin, eine Elektrode 50 mit der Form der gewünschten Schräge zu verwenden. Die Breite l der Schräge ist geringer als die Breite L des Wellenleiters. Daher verfügt man über einen größeren Hub, was die Positionierung der Elektrode bezüglich der Schräge erleichtert. Ein eventuelles Ankratzen der senkrechten Wände wird wegen dieses Merkmals vermieden.
In Fig. 5 ist ein Mikrowellenkreis für Millimeterwellen mit mehreren Mikrowellenfunktionen dargestellt. Dieser Kreis enthält eine Mehrzahl von rechtwinkligen Übergängen, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurden. Jede Öffnung 10 des Teils 1 entspricht einem Wellenleiterabschluß des Teils 2, in den eine Schräge gemäß den Fig. 2 oder 3 oder 4 eingefügt ist.
In Fig. 6 wurde im einzelnen eine Schräge 30 im Schnitt dargestellt. Die Strukturen 1 und 2 liegen übereinander. Die Welle pflanzt sich in dem von der muldenförmigen Rille der Struktur 2 gebildeten Wellenleiter fort, wobei diese Struktur von der waagrechten Wand 11 der Struktur 1 abgeschlossen wird.
Die Erfindung erlaubt es daher, indem in einem ersten Verfahrensschritt ein Ausschnitt gefräst wird, eine Schräge herzustellen, für die entweder in einem zweiten Verfahrensschritt Treppenstufen ausgefräst werden oder mit Hilfe einer Senk-Funkerosion ein schräger Abschnitt in dem ausgefrästen Keil hergestellt wird.
Die Fräse wird von einer an sich bekannten digital gesteuerten Maschine gesteuert. Die Steuervorrichtung für die Funkerosions-Elektrode ist ebenfalls an sich bekannt.
Beispielsweise betragen die Abmessungen der für solche Übergänge realisierten Wellenleiter einige Millimeter, nämlich gemäß einem besonderen Ausführungsbeispiel eine Breite von 5,7 mm und eine Höhe von 2,8 mm.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Mikrowellenübergangs zwischen zwei zueinander senkrechten Wellenleiterstrukturen (1, 2), bei dem aus dem Vollen eine Schräge (30) in den von einer wellenleitenden Wand einer ersten Struktur und einer wellenleitenden Wand der zur ersten Struktur senkrechten Struktur gebildeten Winkel ausgeschnitten wird, dadurch gekennzeichnete daß für die die Welle leitenden Wände mit Abmessungen, die mit Wellenlängen im Millimeterbereich kompatibel sind und die durch Herstellung von die Wellen führenden Rillen (20) in einer der Strukturen durch eine Fräse erhalten werden, indem das Fräswerkzeug (100) in einer Ebene gemäß einer ersten Richtung Hin- und Herbewegungen durchführt, die Schräge (30) ausgehend von einem Keil erhalten wird, der an einem Ende einer Rille stehengelassen wird, wobei das Fräswerkzeug (100) so gesteuert wird, daß es sich gemäß zur ersten Richtung senkrechten Richtungen bewegt und in unterschiedlichen Tiefen, um Treppenstufen in dem Keil zu erzeugen, so daß es nicht nötig ist, die Strukturen (1, 2) zu neigen, wobei die Treppenstufen über die ganze Breite der Führungsrille (20) ausgebildet werden.

2. Verfahren zur Herstellung eines Mikrowellenübergangs zwischen zwei zueinander senkrechten Wellenleiterstrukturen, bei dem aus dem Vollen eine Schräge (30) in den von einer wellenleitenden Wand einer ersten Struktur und einer wellenleitenden Wand der zur ersten Struktur senkrechten zweiten Struktur gebildeten Winkel ausgeschnitten wird, ohne Neigung einer der Strukturen, dadurch gekennzeichnet, daß für die die Welle leitenden Wände mit Abmessungen, die mit Wellenlängen im Millimeterbereich kompatibel sind und die durch Herstellung von die Wellen führenden Rillen (12) in einer der Strukturen durch eine Fräse erhalten werden, wobei das Fräswerkzeug (100) in einer Ebene gemäß einer ersten Richtung Hin- und Herbewegungen durchführt, die Schräge ausgehend von einem Keil (40) erhalten wird, wobei dieser Keil eine geringere Breite als die Breite des Wellenleiters besitzt und an einem Abschluß der wellenleitenden Rille (20) beim Fräsen stehengelassen bleibt, wobei das Fräswerkzeug auf dem Keil gemäß zur ersten Richtung senkrechten Richtungen und in verschiedenen Tiefen verschoben wird, um Treppenstufen zu erzeugen und um die Strukturen (1, 2) nicht neigen zu müssen.