DE60224012T2 - Mikrostreifenleitungsübergang - Google Patents

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/08Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices
    • H01P5/10Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices for coupling balanced lines or devices with unbalanced lines or devices
    • H01P5/107Hollow-waveguide/strip-line transitions

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  • Waveguide Connection Structure (AREA)
  • Waveguides (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Mikrowellen-Technologie und insbesondere eine Vorrichtung zum Übermitteln von Mikrowellen zwischen einem mechanischen Wellenleiter und einer Mikrostreifenleitung, wobei die Mikrostreifenleitung einen Leiter und eine Masseebene aufweist, die an jeder Seite eines Dielektrikum-Substrats angeordnet sind. Diese Art von Übergang oder Übermitteln von Wellenleitungen wird in diesem Dokument ebenso als Mikrostreifen-Übergang bezeichnet.
  • Stand der Technik
  • Mikrowellen werden u. a. in der Radartechnologie, in Radioverbindungen, bei der Satellitenkommunikation und in Mikrowellenöfen, in der Mobil-Telefonie und in der Mikrowellen-Messtechnologie verwendet. Bei den hohen Frequenzen von Mikrowellen werden spezielle Komponenten in der Form von mechanischen Ausnehmungs-Wellenleitern verwendet. Wenn Mikrowellenschaltkreise miniaturisiert werden, wird eine Mikrostreifen-Technologie genannte Technologie zur Herstellung von Übermittlungsleitungen usw. auf Schaltkreiskarten und in integrierten Mikrowellenschaltkreisen verwendet. Die Mikrostreifen-Technologie bedeutet, dass Leiter auf einer Seite eines Dielektrikum-Substrats aufgebracht werden, dessen andere Seite aus einer Masseebene besteht. Innerhalb des Gebiets der Mikrowellen-Technologie müssen die Übergänge dementsprechend so zur Übermittlung von Mikrowellen zwischen den mechanischen Wellenleitern und Schaltkreiskarten oder Schaltkreisen, welche die Mikrostreifen-Technologie verwenden, gestaltet werden.
  • Wenn beispielsweise Energie von einer Wellenleitung aufgenommen wird, wird gewünscht, dass die Energie, die in der Last erhalten wird, d. h. im Mikrostreifen-Leiter, im Wesentlichen so groß wie diejenige Energie ist, die zur Wellenleitung zugeführt wird.
  • Eine bekannte Art, den Übergang zwischen einer mechanischen Wellenleitung und einem Mikrostreifen-Leiter, der auf einer Schaltleiterkarte aufgebracht wird, unter Verwendung der Mikrostreifen-Technologie auszubilden, ist, einen Kontakt zwischen der Oberseite der Wellenleitung und dem Mikrostreifen-Leiter am Ende der Wellenleitung herzustellen. Der Kontakt erfolgt beispielsweise mittels eines metallischen Blechs oder eines Lötpunkts zwischen der Wand der Wellenleitung und dem Mikrostreifen-Leiter. Die Aufbringung dieses metallischen Blechs oder die Bereitstellung dieses Lötpunkts ist jedoch ein schwieriger und arbeitsintensiver Schritt und bewirkt dementsprechend Probleme bei der automatisierten Herstellung des Übergangs. Darüber hinaus besteht ein bemerkenswertes Risiko, dass das metallische Blech oder der Lötpunkt den gewünschten Kontakt nicht herstellen oder dass ein Bruch an dem Ort des früheren Kontakts nach Ablauf einer gewissen Zeit oder aufgrund beispielsweise von Temperaturvariationen auftritt. Ein weiterer Nachteil dieser Art von Übergängen ist der, dass die Mikrostreifenleitung im Hinblick auf einen Gleichstrom geerdet wird.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Ein Ziel der Erfindung ist es, eine verbesserte Struktur zum Übermitteln von Mikrowellen zwischen einer mechanischen Wellenleitung und einem Mikrostreifen-Leiter bereitzustellen. Ein anderes Ziel ist es, dass diese Struktur leicht zu implementieren ist und für die automatisierte Herstellung geeignet ist.
  • Gemäß der Erfindung werden diese Ziele mittels einer Vorrichtung zum Übermitteln von Mikrowellen zwischen einer mechanischen Wellenleitung und einer Mikrostreifenleitung erreicht, welche eine konstruktive Gestalt in Übereinstimmung mit den in den anhängenden Ansprüchen definierten Merkmalen aufweist.
  • Gemäß der Erfindung weist die Wellenleitung an einem Ende eine Ausnehmung auf, die sich senkrecht zur Längsrichtung der Wellenleitung erstreckt. Die Mikrostreifenleitung ist planparallel zur Längsrichtung der Wellenleitung angeordnet und in das Wellenleitungsende, welches dies Ausnehmung aufweist, eingesetzt.
  • In diesem Zusammenhang bildet die Ausnehmung einen Mikrowellen-Resonator aus und wird beispielsweise durch eine abgegrenzte Wellenleitungs-Sektion bereitgestellt. Die Ausnehmung kann vorzugsweise dadurch ausgebildet werden, dass ein Teil der Wellenleitung nahe dessen Ende, in das die Mikrostreifenleitung eingesetzt ist, senkrecht zur Längsrichtung des Rests der Wellenleitung abgelenkt ist.
  • Da die Wellenleitung mit einer Ausnehmung an deren Ende ausgebildet ist, wird das elektromagnetische Feld in dem Teil der Wellenleitung, der der Ausnehmung voranläuft, mit den elektromagnetischen Feldern in der Ausnehmung interagieren. Somit wird das elektromagnetische Feld an dem Ort am stärksten sein, an dem die Mikrostreifenleitung in die Wellenleitung eingesetzt ist. Wenn die Wellenleitung mit einer senkrechten Biegung abgeschlossen ist, wird die Interaktion zwischen den elektromagnetischen Feldern entsprechend auftreten und das elektromagnetische Feld wird direkt vor der senkrechten Biegung, d. h. an dem Ort, wo die Mikrostreifenleitung eingesetzt ist, am stärksten sein.
  • Die Konstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung erfüllt somit die Notwendigkeit für einen Mikrowellenübergang zwischen einer Wellenleitung und einer Mikrostreifenleitung, wo die Mikrostreifenleitung in der gleichen Ebene wie die Wellenleitung positioniert ist. Es ist vorteilhaft, einen Mikrowellenübergang in einer Ebene zu konstruieren, was u. a. die Positionierung einer gemeinsamen Abdeckung auf der Wellenleitung zur Ausbildung von deren oberer Abdeckung und auf der Leiterplattenkarte, auf der die Mikrostreifenleitung befestigt ist, ermöglicht. Durch Ausbilden der Unterseite und der Wände der Wellenleitung als Bodenplatte und der Oberseite der Wellenleitung als Abdeckung kann durch Ausbilden der Bodenplatte und der Abdeckung in Blöcken beispielsweise durch Gießen oder durch andere mechanische Prozesse die Abdeckung leicht auf der Bodenplatte und an der aufgebrachten Mikrostreifenleitung sowie auf einem Teil oder der gesamten damit verbundenen Leiterplattenkarte während eines automatisierten Herstellungsprozesses leicht platziert werden. Infolgedessen kann der Zusammenbau, der die Leiterplattenkarte, die Wellenleitung und den Übergang zwischen diesen beinhaltet, auf deutlich einfachere Weise hergestellt werden. Die Konstruktion ermöglicht ebenso eine planparallele Anordnung der Mikrostreifenleitung zur Wellenleitung, wobei gleichzeitig die Wellenleitung eine Ausnehmung in dem Ende aufweist, welches mit der Mikrostreifenleitung in Wirkverbindung steht. Die Konstruktion ist somit vorteilhaft bei der Herstellung bezüglich u. a. der Komplexität und dem Preis und stellt gleichzeitig einen hohen Grad an Effizienz bereit.
  • Die vorliegende Konstruktion weist keine direkte Verdrahtung zwischen der Oberseite der Wellenleitung und dem Leiter der Mikrostreifenleitung auf. Vorzugsweise liegt ein Luftspalt zwischen der Oberseite der Wellenleitung und dem Leiter der Mikrostreifenleitung vor. Dies führt dazu, dass die oben bereits erwähnte Abdeckung sehr leicht befestigt werden kann. Somit unterstützt die Abwesenheit von Metallblechen, Lötpunkten und dergleichen zwischen der Wellenleitungoberseite und dem Leiter der Mikrostreifenleitung weiterhin einen vereinfachten automatisierten Herstellungsprozess des Aufbaus, welcher den Mikrostreifen-Übergang beinhaltet. Die Konstruktion erfordert lediglich die genaue Positionierung der Mikrostreifenleitung, jedoch nicht notwendigerweise der Oberseite der Wellenleitung, jeglicher Art von Metallblech oder anderer Lötpunkte. Darüber hinaus verhindert die Konstruktion dann mögliche Brüche, die andernfalls beim Kontakt auftreten können, der durch derartige Metallbleche und Lötpunkte bereitgestellt wird.
  • Vorzugsweise sind die inneren Dimensionen der mechanischen Wellenleitung derart, dass die mechanische Wellenleitung so begrenzt ist, dass sie an ihrem Ende eine schmale Sektion ausbildet, in die die Mikrostreifenleitung eingesetzt ist. Diese Sektion ist schmaler als die Hälfte der Wellenlänge im freien Raum, um zu verhindern, dass der Wellenleitungs-Modus aus der Wellenleitung austritt.
  • Zusätzlich wird bevorzugt, dass die Oberseite dieses Teils der Wellenleiter, der die Wand der Ausnehmung am nächsten zu dem Ende der Wellenleitung, in die die Mikrostreifenleitung eingesetzt ist, eine Schräge der Kante aufweist, die der Ausnehmung gegenübersteht. Überraschend genug wurde herausgefunden, dass diese Schräge zu einer Verstärkung des Effizienzgrads des Übergangs der Mikrowellen zwischen der Wellenleitung und der Mikrostreifenleitung führt.
  • Der Frequenzbereich, für den die Ausnehmung eine Resonanz ergibt, kann vorzugsweise nach der Herstellung der Ausnehmung abgeglichen werden. Ein Weg hierzu ist, zumindest eine der Wände der Ausnehmung beweglich zu gestalten, wodurch die Verschiebung dieser Wand beispielsweise mittels Schrauben die Resonanzfrequenz der Ausnehmung beeinflusst. Alternativ hierzu ist es möglich, eine Schraube direkt in die Ausnehmung einzuschrauben, deren Länge, die in die Ausnehmung eingeschraubt ist, die Resonanzfrequenz der Ausnehmung beeinflusst. Der Fachmann realisiert auch, dass andere Formen der Ausnehmung möglich sind.
  • Die Mikrostreifenleitung, die in das Wellenleitungsende eingesetzt ist, weist keine Erdungsebene in dem Abschnitt der Mikrostreifenleitung auf, der in der Ausnehmung positioniert ist, während die Leitung an jeder Seite der Ausnehmung eine Masseebene umfasst. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird der Leiter der Mikrostreifenleitung mit der Masseebene der Mikrostreifenleitung nahe demjenigen Ende der Leitung verbunden, das in die mechanische Wellenleitung eingesetzt ist und welches direkt außerhalb der Ausnehmung positioniert ist. Die Ausnehmung wird dann die Kupplung zwischen dem Magnetfeld der Wellenleitung und der Stromschleife verstärken, die so am Ende der Mikrostreifenleitung ausgebildet ist, wobei die Stromschleife aus dem Leiter, der Masseebene und demjenigen Teil der Wellenleitung, der die Ausnehmung definiert, besteht. Gemäß dieser einen Ausführungsform ist der Leiter der Mikrostreifenleitung mit der Masseebene über das Ende des Substrats verbunden und gemäß einer anderen Ausführungsform über eine Durchführleitung in das Substrat. Beide Ausführungsformen erleichtern die Herstellung eines Mikrostreifen-Übergangs in derjenigen Ebene, wo der Leiter einer Schaltkreiskarte induktiv mit dem Magnetfeld der Wellenleitung verkuppelt ist.
  • In einer alternativen Ausführungsform ist der Leiter der Mikrostreifenleitung an der mechanischen Wellenleitung ungeerdet und weist somit die Funktion einer kapazitiv betreibbaren Antenne auf. Infolgedessen weist der Leiter der Mikrostreifenleitung keine Verbindung mit der Masseebene der Mikrostreifenleitung auf und die Ausnehmung wird dann die Kupplung zwischen dem elektrischen Feld der Wellenleitung und dem Mikrostreifen-Leiter verstärken. Mittels dieser Ausführungsform ist es leicht, einen Mikrostreifen-Übergang in einer Ebene herzustellen, in der eine Leiterplattenkarte einen Leiter aufweist, der kapazitiv mit dem elektrischen Feld der Wellenleitung auf die gleiche Weise wie eine Antenne verkuppelt ist.
  • Neben der Tatsache, dass die vorliegende Erfindung einen leichteren Weg zur Bereitstellung einer Leiterplattenkarte mit einer Abdeckung vorgibt, führt die Erfindung ebenso zur Vereinfachung in Bezug auf die Konstruktion der tatsächlichen Leiterplattenkarte unabhängig davon, ob der Mikrostreifen-Leiter induktiv oder kapazitiv mit dem elektromagnetischen Feld der Mikrowellenführung verkuppelt ist.
  • Die oben beschriebene Ausnehmung erlaubt eine höhere Energieableitung in dem Mikrostreifen-Leiter, obwohl dieser planparallel zur Längsrichtung der Wellenleitung steht. Da es wünschenswert ist, dass die Energie, die zum Mikrostreifen-Leiter zugeführt wird, im Wesentlichen genauso groß ist wie die Energie, die zu der Wellenleitung zugeführt ist, besteht jedoch keine Notwendigkeit zum Versuch, diese Effizienz weiter zu erhöhen, d. h. die Feldstärke in der Wellenleitung weiter zu erhöhen. Üblicherweise ist die Breite der Wellenleitung doppelt so groß wie deren Höhe. Eine optimale Energieableitung wird nicht mit diesen Dimensionen in einem gemäß der Erfindung planparallel angeordneten Mikrostreifen-Leiter erreicht. Ein Weg der weiteren Erhöhung der Feldstärke ist, die Höhe der Wellenleitung zu reduzieren. Da die Energie in der Wellenleitung in der Form elektrischer und magnetischer Felder übermittelt wird, wird der Strömungsbereich dann absinken, wodurch die Feldstärken sich erhöhen werden, um das Energieniveau beizubehalten.
  • Es wird somit bevorzugt, dass die senkrechte Distanz zwischen der inneren Unterseite der Wellenleitung und der inneren Oberseite der Wellenleitung schrittweise in Bezug auf einen Abschnitt der Wellenleitung in Richtung oder in Verbindung mit demjenigen Teil des Endes der Wellenleitung, der mit der Mikrostreifenleitung in Wirkverbindung steht, abnimmt. In zwei alternativen Ausführungsformen kann dies durch diskrete Stufen oder kontinuierlich erreicht werden. Unabhängig von der Tatsache, dass durch Verringerung der Distanz zwischen der Unterseite und der Oberseite eine höhere Energieableitung in einem planparallelen Mikrostreifen-Leiter ermöglicht wird, führt dies ebenso zu einer Anpassung der Impedanz der Wellenleitung an die Impedanz der Mikrostreifenleitung dadurch, dass die Impedanz der Wellenleitung in Richtung der Mikrostreifenleitung absinkt. Wenn die Größe durch diskrete Stufen verändert wird, werden die Stufen auf eine solche Weise angepasst, dass die gewünschte Impedanz in Bezug auf das Ende der Wellenleitung erhalten wird. Wenn die Größe kontinuierlich verändert wird, wird die Veränderung der Größe über einen längeren Abschnitt in der Wellenleitung als in dem Fall diskreter Stufen mit dem Zweck der Erreichung der wünschenswerten Impedanz ausgeführt.
  • Es wird weiterhin realisiert, dass der Leiter der Mikrostreifenleitung nicht nur an der zur Mikrostreifen-Technologie zugehörigen Masseebene geerdet werden kann, sondern auch in Bezug auf diese Masseebene ungeerdet sein kann, jedoch ebenso mit einem passenden Netzwerk, das durch Mikrostreifen-Technologie hergestellt ist, verbunden sein kann. Der Leiter kann ebenso in einer Form gestaltet sein, die gerade, zickzack-förmig oder über eine längere Leiterlänge mit einer Einschub-Tiefe beibehalten oder in jeder anderen Form gestaltet sein kann.
  • In den oben erwähnten Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung liegen unterschiedliche Formen der mechanischen Wellenleitung und deren Ausnehmung vor sowie Varianten der Ausgestaltung des Leiters oder der Mikrostreifenleitung, um eine kapazitive/induktive Kupplung zwischen dem Leiter und den elektrischen/magnetischen Feldern der Ausnehmung bereitzustellen. Die Kombination dieser Formen, Alternativen und Varianten zur Bereitstellung einer Ausführungsform, die mit der in Rede stehenden Anwendung zusammenpasst, wird als innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung befindlich angesehen. Beispielsweise kann der Übergang durch eine Leiterplatte ausgebildet sein, in der der Leiter der Mikrostreifenleitung nicht zur Masseebene der Mikrostreifenleitung heruntergezogen wurde, sondern in das Ende der Wellenleitung eingesetzt ist, wobei dieses Ende aus einer Ausnehmung besteht, deren Resonanzfrequenz mittels einer Schraube eingestellt werden kann, und deren Wand eine abgeschrägte Kante aufweist, und bei der die Wellenleitung für einen Abschnitt über die Ausnehmung hinaus eine Innengröße aufweist, die kontinuierlich entlang der Wellenleitung in einer Richtung weg von der Mikrostreifenleitung der Leiterplatte ansteigt.
  • Die nachfolgend angegebenen Ausführungsformen, die beispielhaft angegeben sind, stellen nur eine Auswahl sämtlicher Kombinationen der Merkmale dar, die innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung mit dem Zweck des Erreichens einer Ausführungsform der Erfindung, geeignet sind.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft und unter Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • 1a eine Ansicht von oben auf einen Übergang zwischen einer mechanischen Wellenleitung und einer Mikrostreifenleitung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist,
  • 1b einen Querschnitt entlang der Linie I-I aus 1a ist,
  • 2a eine Ansicht von oben auf einen Übergang zwischen einer mechanischen Wellenleitung und einer Mikrostreifenleitung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist,
  • 2b einen Querschnitt entlang der Linie II-II aus 2a ist,
  • 3a eine Ansicht von oben auf einen Übergang zwischen einer mechanischen Wellenleitung und einer Mikrostreifenleitung gemäß noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist, und
  • 3b ein Querschnitt entlang der Linie III-III aus 3a ist.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Eine beispielhafte Ausführungsform wird nunmehr unter Bezugnahme auf die 1a und 1b beschrieben, die einen Übergang, der ebenso als Mikrostreifen-Übergang bezeichnet wird, zwischen einer mechanischen Wellenleitung und einer Mikrostreifenleitung zeigt. 1a ist eine Ansicht von oben auf den Mikrostreifen-Übergang, und 1b ist ein Querschnitt durch den Mikrostreifen-Übergang entlang der Linie I-I in 1a. Zum Zwecke der Vereinfachung der Beschreibung wird die in 1a gezeigte Ebene im Folgenden als horizontale Ebene bezeichnet.
  • Die leitfähigen Wände der mechanischen Wellenleitung 115 sind aus einer Bodenplatte 120 und einer Abdeckung 110 ausgebildet. Derjenige Teil der Abdeckung, der über den Wellenleitungsteil platziert ist, ist in der gezeigten Ausführungsform vollständig eben. Die Bodenplatte bildet den Boden und die Wände der Wellenleitung aus, während die Abdeckung nur die Oberseite der Wellenleitung ausbildet. Die Bodenplatte und die Abdeckung können in Blöcken beispielsweise durch Gießen oder durch andere mechanische Bearbeitung ausgebildet sein. Es sollte hier angemerkt werden, dass die Abdeckung nicht mit der in der Bodenplatte ausgebildeten Nuten eben sein muss, sondern dass die Nuten vollständig oder teilweise auch in der Abdeckung ausgebildet sein können, die dementsprechend nicht eben wäre. Wie in 1b angedeutet, bildet die Abdeckung nicht nur die Oberseite der Wellenleitung aus, sondern ebenso eine Abdeckung für die Schaltkreiskarte, auf der die Mikrostreifenleitung positioniert ist.
  • Die Mikrostreifenleitung umfasst einen Leiter 140, der auch als Mikrostreifen bezeichnet wird und an einer Seite eines Dielektrikum-Substrats 130 angeordnet ist, sowie eine leitfähige Erdungsebene 150, 151, die an der anderen Seite des Substrats angeordnet ist. Die Mikrostreifenleitung ist über deren Masseebene direkt an der Bodenebene 120 mittels adhäsiver Schichten 160, 161, die elektrisch leitfähige Eigenschaften aufweisen, angebracht. Alternativ hierzu wird der direkte Kontakt durch Löten bereitgestellt. Die Mikrostreifenleitung ist auf eine solche Weise angeordnet, dass das Dielektrikum-Substrat planparallel zur mechanischen Wellenleitung 150 steht, d. h. so, dass die Erstreckung der Mikrostreifenleitung zumindest nahe der Wellenleitung horizontal ist.
  • Wie in 1B gezeigt, liegt ein Zwischenraum oder ein Luftspalt 145 zwischen der Oberseite 110 der Wellenleitung und dem Leiter 140 der Mikrostreifenleitung vor. Infolgedessen besteht kein Kontakt des Leiters 140 mit der Abdeckung 110. Der Leiter wird die Funktion einer Antenne aufweisen, die eine kapazitive Kupplung mit dem elektrischen Feld der Wellenleitung bereitstellt.
  • Am Boden weisen die Wände der Nut ein Paar hervorstehender Abschnitte 128 auf, welche sich senkrecht zur Längsrichtung der Wellenleitung am Ende der mechanischen Wellenleitung, in die die Mikrostreifenleitung eingesetzt ist, erstrecken. Die Mikrostreifenleitung ist in die Sektion eingesetzt, die zwischen diesen hervorstehenden Abschnitten ausgebildet ist. An diesem Ende bildet ein Abschnitt der Wellenleitung eine Ausnehmung 124 aus, die mit dem verbleibenden Teil der Wellenleitung in Wirkverbindung steht.
  • Die Ausnehmung 124 wurde in dem Boden der Wellenleitung mittels einer senkrechten Biegung der Wellenleitung in Bezug auf die Gesamtlängsrichtung der Wellenleitung ausgebildet. Die Ausnehmung bildet einen Mikrowellen-Resonator aus, der das elektromagnetische Feld der Mikrowellen innerhalb eines Frequenzbereichs zeigt, der für die Anwendung wünschenswert ist. Der Boden der Ausnehmung 124 ist unter einer Distanz D2 vom Leiter 140 der Mikrostreifenleitung positioniert, welche vorzugsweise 1/4 der Wellenleitung-Wellenleitung entspricht. Der Boden der Ausnehmung bildet eine Kurzschlussebene aus, wobei ein Maximum des elektrischen Felds der Mikrowellen bei 1/4 der Wellenlänge vom Boden auftritt, d. h. an dem Ort des Leiters 140.
  • Die Verstärkung des elektromagnetischen Felds hängt vom Q-Wert der Last ab und ist proportional zur √Q. Der Q-Wert der Last kennzeichnet das Verhältnis der reaktiven Energie, die in der Ausnehmung umläuft, oder des Mikrowellen-Resonators zur Energie, die entnommen wird. Ein hoher Q-Wert ergibt hohe Felder, zur gleichen Zeit jedoch dient der Resonator als Bandpassfilter, der eine relative Bandbreite von 1/Q aufweist. Es ist wünschenswert, dass ein Q-Wert für den Resonanz gewählt wird, der so niedrig wie möglich ist. Es sollte jedoch in Betracht gezogen werden, dass hohe Q-Werte ebenso größere Anforderungen für die Herstellungstoleranzen ergeben. Die Resonanzfrequenz sollte so genau sein, dass die übermittelte Frequenz nicht außerhalb des gewünschten Frequenzbands liegt.
  • In der in den 1a und 1b gezeigten Ausführungsform tritt der Übergang der Energie zwischen der Wellenleitung und dem Leiter der Mikrostreifenleitung mittels einer kapazitiven Kupplung ein. In den Ausführungsformen, die in den 2a und 2b bzw. 3a und 3b gezeigt sind, bildet der Leiter der Mikrostreifenleitung eine Stromschleife und einen Übergang der Energie zwischen der Wellenleitung und dem Leiter der Mikrostreifenleitung durch eine induktive Kupplung aus.
  • In 1b weist die mechanische Wellenleitung 115 an der anderen Seite der Ausnehmung gesehen von der Mikrostreifenleitung aus eine Innengröße auf, die vertikal, d. h. senkrecht in Bezug auf die horizontale Ebene, schrittweise und kontinuierlich entlang der Wellenleitung in einer Richtung weg von der Mikrostreifenleitung in Bezug auf einen Abschnitt der Wellenleitung zunimmt. Dies wird durch die Nut in der Oberseite der Bodenplatte erbracht, die schrittweise und kontinuierlich in einer Richtung weg von der Mikrostreifenleitung vertieft ist, wobei eine geneigte Bodenfläche 126 in Bezug auf einen Abschnitt der Wellenleitung ausgebildet ist. Der geneigte Boden wird einer Anpassung der Impedanz der Wellenleitung an die Impedanz der Mikrostreifenleitung durch die Reduzierung der Impedanz der Wellenleitung in Richtung der Mikrostreifenleitung bewirken.
  • Eine zweite Ausführungsform wird nunmehr unter Bezugnahme auf die 2a und 2b beschrieben, die einen Mikrostreifen-Übergang zwischen einer mechanischen Wellenleitung und einer Mikrostreifenleitung zeigen. 2a ist eine Ansicht von oben auf den Mikrostreifen-Übergang und 2b ist ein Querschnitt des Mikrostreifen-Übergangs entlang der Linie II-II aus 2a. Als Analogie zur ersten Ausführungsform wird die in 2a gezeigte Ebene im Anschluss als horizontale Ebene bezeichnet. Die Bezeichnung der Bezugszeichen in den 2a und 2b wurde in Analogie mit den Bezeichnungen aus den 1a und 1b vorgenommen. Es sollte jedoch angemerkt werden, dass in den 1a und 1b die Bezugszeichen mit der Nummer 1 beginnen und in den 2a und 2b mit der Nummer 2. In der Beschreibung der zweiten Ausführungsform werden nur diejenigen Merkmale, die sich von der ersten Ausführungsform unterscheiden, vermerkt.
  • Die mechanische Wellenleitung 215 weist auf der anderen Seite der Ausnehmung 224 gesehen von der Mikrostreifenleitung aus eine Innengröße auf, die vertikal, d. h. senkrecht in Bezug auf die horizontale Ebene schrittweise durch diskrete Stufen entlang der Wellenleitung in einer Richtung weg von der Mikrostreifenleitung in Bezug auf einen Abschnitt der Wellenleitung ansteigt. Dies wird dadurch erreicht, dass die Nuten der Oberseite des Bodens schrittweise und durch diskrete Stufen, die in einer Richtung weg von der Mikrostreifenleitung tiefer werden, erreicht, und somit durch Ausbilden eines stufenförmigen Bodens 226 in Bezug auf einen Abschnitt der Wellenleitung. Dieser stufenförmige Boden bewirkt eine Anpassung der Impedanz der Wellenleitung an die Impedanz der Mikrostreifenleitung.
  • Der Leiter 240 der Mikrostreifenleitung aus den 2a und 2b ist mit der leitfähigen Masseebene 251 der Mikrostreifenleitung über eine Metallisierung 242 verbunden, die sich von dem Leiter zur Erdungsebene über das Ende des Dielektrikum-Substrats 230 erstreckt, welches über die Ausnehmung in der Wellenleitung 215 hinweg positioniert ist. Somit wird eine elektrische Schleife durch den Leiter 240, die Erdungsebene 250, 251 und demjenigen Teil des Wellenführungsbodens, der die Ausnehmung definiert, ausgebildet. Diese Schleife hält eine induktive Kupplung mit magnetischem Feld in der Ausnehmung bereit.
  • 3a zeigt einen Mikrostreifen-Übergang zwischen einer mechanischen Wellenleitung und einer Mikrostreifenleitung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. 3a ist eine Ansicht von oben auf den Mikrostreifen-Übergang und 3b ist ein Querschnitt des Mikrostreifen-Übergangs entlang der Linie III-III aus 3a. Analog zu den vorhergehenden Ausführungsform wird die Ebene, die in 3a gezeigt ist, im Folgenden als horizontale Ebene bezeichnet. Die Bezeichnung der Bezugszeichen aus den 3a und 3b wurde analog zu den Bezeichnungen aus den 1a und 1b sowie 2a und 2b gemacht. Es sollte jedoch angemerkt werden, dass die Bezugszeichen in den 3a und 3b mit der Nummer 3 beginnen. In der Beschreibung dieser dritten Ausführungsform werden nur diejenigen Merkmale, die sich von der ersten und zweiten Ausführungsform unterscheiden, gekennzeichnet.
  • In dieser Ausführungsform bildet die Ausnehmung 324 eine Schräge 325 an der Kante, die dem Wellenführungsende, in das die Mikrostreifenleitung eingesetzt ist, am nächsten ist, aus. Überraschend genug wurde herausgefunden, dass diese Schräge zu einer Verstärkung des Effizienzgrads des Übergangs der Mikrowellen zwischen den Wellenführung und der Mikrostreifenleitung führt.
  • Der Leiter 340 der Mikrostreifenleitung erstreckt sich hier in die leitfähige Erdungsebene 351 der Mikrostreifenleitung über eine Durchgangsleitung 342 in demjenigen Teil des Dielektrikum-Substrats 330 aus, welcher über die Ausnehmung in der Wellenführung 315 hinweg platziert ist.
  • In den oben erwähnten beispielhaften Ausführungsformen wurden unterschiedliche Formen der mechanischen Wellenführung jenseits der Ausnehmung gesehen von der Mikrostreifenleitung aus beschrieben; unterschiedliche Varianten der Gestalt des Leiters der Mikrostreifenleitung zur Bereitstellung einer kapazitiven/induktiven Kupplung zwischen dem Leiter und dem elektrischen/magnetischen Feld der Ausnehmung wurden ebenso beschrieben. In einer Ausführungsform wurde auch eine Schräge der Kante der Ausnehmung, die an dem Ende der Welleführung platziert ist, in das die Mikrostreifenleitung eingesetzt wurde, beschrieben. Um die Anzahl von Ausführungsformen auf eine handhabbare Anzahl zu beschränken, wurden sämtliche Kombinationen dieser Form, Alternativen und Varianten nicht beschrieben. Es ist jedoch innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung möglich, diese Formen, Alternativen und Varianten zu kombinieren, um eine Ausführungsform bereitzustellen, die für eine Anwendung von besonderem Interesse geeignet ist. Somit kann beispielsweise der Übergang mit einer Schräge der Kante der Ausnehmung konstruiert sein, bei der keine Erstreckung des Leiters der Mikrostreifenleitung zu dessen Erdungsebene erfolgte. Dies kann dann mit einer Wellenführung kombiniert werden, die eine geneigte Bodenfläche oder eine stufenförmige Bodenfläche an der anderen Seite der Ausnehmung, gesehen von der Mikrostreifenleitung aus, aufweist.

Claims (12)

  1. Vorrichtung zum Übermitteln von Mikrowellen zwischen einem mechanischen Wellenleiter (115) und einer Mikrostreifenleitung, wobei die Mikrostreifenleitung einen Leiter (140) und eine Masseebene (150) aufweist, die an den entsprechenden Seiten eines Dielektrikumsubstrats (130) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrostreifenleitung planparallel zu dem Wellenleiter und teilweise in ein Ende des Wellenleiters eingesetzt ist, und dass der Wellenleiter eine Ausnehmung (124) in der Nähe des Endes aufweist, wobei sich die Ausnehmung in einer Richtung senkrecht zu der Richtung der Mikrostreifenleitung erstreckt, und wobei der Abstand (D2) zwischen der Ebene, in der die Mittelachse der Mikrostreifenleitung angeordnet ist, und dem Boden der Ausnehmung zwischen 1/8 und 3/8 einer Wellenleiterwellenlänge beträgt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Abstand zwischen der Mittelachse der Mikrostreifenleitung und dem Boden der Ausnehmung im Wesentlichen 1/4 einer Wellenleiterwellenlänge beträgt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Wellenleiter und der Leiter (140) der Mikrostreifenleitung derart angeordnet sind, dass ein Luftspalt (145) zwischen der Oberseite (110) des Wellenleiters und dem Leiter der Mikrostreifenleitung ausgebildet ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Innenabmessungen des mechanischen Wellenleiters derart sind, dass der mechanische Wellenleiter begrenzt ist, um einen engen Abschnitt (D1) auszubilden, in den die Mikrostreifenleitung eingesetzt ist, wobei der Abschnitt nicht breiter als 1/2 der Wellenlänge im freien Raum ist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Oberseite desjenigen Teils des Wellenleiters, der die Wand der Ausnehmung (324) bildet, die am nächsten an dem Ende des Wellenleiters angeordnet ist, eine Fase (325) an der Kante hat, die zur Ausnehmung weist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leiter (140) der Mikrostreifenleitung nicht geerdet ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Leiter (140) der Mikrostreifenleitung mit der Masseebene (150) der Mikrostreifenleitung neben demjenigen Ende der Mikrostreifenleitung verbunden ist, das teilweise in den mechanischen Wellenleiter eingesetzt ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Leiter (240) der Mikrostreifenleitung mit der Masseebene (250) der Mikrostreifenleitung durch den Leiter verbunden ist, der abwärts (242) über das Substrat (230) der Mikrostreifenleitung und über das Ende der Mikrostreifenleitung gezogen ist, das teilweise in den mechanischen Wellenleiter eingesetzt ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Leiter (340) der Mikrostreifenleitung mit der Masseebene (350) der Mikrostreifenleitung über eine Durchführung (342) in dem Substrat (330) der Mikrostreifenleitung verbunden ist.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abstand zwischen dem Innenboden des Wellenleiters und der Innenoberseite des Wellenleiters nach und nach in der Richtung desjenigen Endes des Wellenleiters abnimmt, in das die Mikrostreifenleitung eingesetzt ist, und für einen Bereich des Wellenleiters nahe des Endes.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die allmähliche Abnahme in diskreten Schritten (226) stattfindet.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die allmähliche Abnahme kontinuierlich (126) stattfindet.
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