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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft eine Übertragungsschaltung
unter Verwendung einer Streifenleitung, insbesondere zum Übertragen
von Mikrowellen oder dergleichen.
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In
den letzten Jahren bestand, einhergehend mit der Entwicklung von
Mikrowellen nutzenden Einrichtungen, ein schneller Zuwachs der Anzahl
an mit einer Streifenleitung versehenen Übertragungsschaltungen. Ein
Beispiel einer derartigen Streifenleitung ist eine Mikrostreifenleitung 90,
wie sie in der 6 dargestellt ist, die so ausgebildet
ist, dass ein dielektrisches Substrat 91 zwischen einem
Streifenleiter 92 und einem Masseleiter 93 eingebettet
ist. In der Mikrostreifenleitung 90, die eine Modifizierung
eines Parallelwellenleiters vom Planartyp ist, werden ein elektrisches
Feld E und ein Magnetfeld H zwischen den Streifenleiter 92 und
den Masseleiter 93 gelegt, so dass sich elektromagnetische
Wellen entlang der Mikrostreifenleitung 90 in einer Richtung
vertikal zum Zeichnungsblatt der 6 ausbreiten.
Die Impedanz der Mikrostreifenleitung 90 hängt von
der Breite W des Streifenleiters 92, der Dicke H des dielektrischen Substrats 91,
der Dielektrizitätskonstante ε des dielektrischen
Substrats 91 und dergleichen ab. Eine Mikrostreifenleitung 90 dieses
Typs ist planar aufgebaut, klein und leicht, und sie ist dazu geeignet,
wirtschaftliche Übertragungsleitungen
herzustellen, wobei sie hinsichtlich der Kompatibilität mit Halbleiterkomponententeilen
hervorragend ist, so dass eine solche Mikrostreifenleitung 90 in
weitem Umfang und allgemein hauptsächlich für Übertragungsschaltungen für Mikrowellen
verwendet wird.
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Die 7 zeigt
eine Schnittansicht einer Übertragungsschaltung
unter Verwendung dieser Streifenleitung. Die Übertragungsschaltung verfügt über ein
internes Metallchassis 101, einen ersten Masseleiter 102,
der auf der Oberfläche
desselben vorhanden ist, ein erstes dielektrisches Substrat 103, das
auf der Oberfläche
des ersten Masseleiters 102 vorhanden ist, einen zweiten
Masseleiter 104, der auf der Unterseite des internen Metallchassis 101 vor handen
ist und ein zweites dielektrisches Substrat 105, das auf
der Oberfläche
des zweiten Masseleiters 104 vorhanden ist. Verbindungsstifte 121, 122 sind
in jeweilige Durchgangslöcher 151 bzw. 152 eingeführt, die
im internen Metallchassis 101, dem ersten Masseleiter 102,
dem ersten dielektrischen Substrat 103, dem zweiten Masseleiter 104 und
dem zweiten dielektrischen Substrat 105 vorhanden sind, wobei
sie mit einem spezifizierten Intervall voneinander beabstandet sind.
Außerdem
ist eine metallische Abschirmungsplatte 140 zum Abschirmen
von Mikrowellen im Wesentlichen im Mittelpunkt zwischen den Durchgangslöchern 151, 152 auf
dem ersten dielektrischen Substrat 103 aufgestellt. Das
interne Metallchassis 101 verstärkt den ersten und zweiten Masseleiter 102, 104,
wobei für
Festigkeit der Verbindung der Verbindungsstifte 121, 122 gesorgt
ist. Auch sind zylindrische Isolierabschnitte 141, 142 aus Kunstharz
extern an den Verbindungsstiften 121 bzw. 122 angebracht,
wobei sie verhindern, dass die Verbindungsstifte 121, 122 mit
dem internen Metallchassis 101 und dem ersten und dem zweiten
Masseleiter 102, 104 in Kontakt gelangen.
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Ferner
ist ein Ende eines Streifenleiters 111, der an der Oberfläche des
ersten dielektrischen Substrats 103 vorhanden ist, mit
einem oberen Ende des Verbindungsstifts 121 durch einen
Lötabschnitt 131 verbunden,
während
ein Ende eines Streifenleiters 112, der an der Unterseite
des zweiten dielektrischen Substrats 105 vorhanden ist,
mit einem unteren Ende des Verbindungsstifts 121 durch
einen Lötabschnitt 132 verbunden
ist. Das andere Ende des Streifenleiters 112 ist durch
einen Lötabschnitt 131 mit
einem unteren Ende des Verbindungsstifts 122 verbunden, während ein
oberes Ende desselben durch einen Lötabschnitt 133 mit
einem Ende des Streifenleiters 113 verbunden ist, der an
der Oberfläche
des ersten dielektrischen Substrats 103 vorhanden ist.
Bei dieser Übertragungsschaltung
unter Verwendung einer Streifenleitung, wie sie oben angegeben ist,
sind eine Mikrostreifenleitung, die durch Einbetten des ersten dielektrischen
Substrats 103 zwischen den Streifenleiter 111 und
den ersten Masseleiter 102 gebildet ist, eine Mikrostreifenleitung,
die durch Einbetten des zweiten dielektrischen Substrats 105 zwischen
den Streifenleiter 112 und den zweiten Masseleiter 104 gebildet
ist, und eine Mikrostreifenleitung, die durch Einbetten des ersten
dielektrischen Substrats 103 zwischen den Streifenleiter 113 und
den ersten Masseleiter 102 gebildet ist, über die
Verbindungsstifte 121 und 122 mäanderförmig miteinander
verbunden. So ist eine dreidimensionale Übertragungsschaltung aufgebaut,
durch die ein Mikrowel lensignal übertragen
wird, wobei die metallische Abschirmungsplatte 140 vermieden
ist.
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Bei
der in der 7 dargestellten Übertragungsschaltung
unter Verwendung einer Streifenleitung sind Mikrostreifenleitungen
unter Verwendung der Verbindungsstifte 121, 122 mäanderförmig gebogen,
um die metallische Abschirmungsplatte 140 zu vermeiden.
Daher wäre
die Übertragungscharakteristik
nicht stabil, sondern abhängig
von den Verbindungsstiften 121, 122, den Befestigungspositionen und
dem Material der Isolierabschnitte 141, 142, die von
außen
an die Verbindungsstifte 121, 122 angebracht sind,
dem Innendurchmesser der Durchgangslöcher 151, 152,
in die die Verbindungsstifte 121, 122 eingesetzt
sind, der Dicke des internen Metallchassis 101 und dergleichen.
Dies wäre
ein starker Grund für
eine Impedanzfehlanpassung. Auch kann die Lotmenge in den Lötabschnitten 131 bis 134,
durch die Verbindungsstifte 121, 122 mit den Streifenleitern 111 bis 113 verbunden
werden, ein Grund für
eine Impedanzfehlanpassung sein. Demgemäß würde bei dieser Übertragungsschaltung
unter Verwendung einer Streifenleitung die Impedanz der Streifenleitung
bei jedem Herstellen einer Übertragungsschaltung
differieren, so dass eine feine Einstellung der Impedanz erforderlich
wäre, was
zu einem Problem dahingehend führen
würde,
dass der Massenherstellbarkeitseffekt beträchtlich beeinträchtigt wäre. Ferner
würden
sich, da die obige Übertragungsschaltung
unter Verwendung einer Streifenleitung von einem Aufbau ist, bei
dem verschiedene Materialtypen aufgeschichtet sind, wobei das interne Metallchassis 101 von
oben und unten durch dielektrische Substrate eingebettet ist, an
den Verbindungsstiften 121, 122 wegen der Unterschiede
der Wärmeexpansionskoeffizienten
zwischen den Materialien konzentrieren, was zur Gefahr einer Entwicklung
großer
Probleme, wie einer Musterablösung,
führen
würde.
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US 5057798 offenbart eine
zweiseitige Übertragungsleitung
für Mikrowellen
für Hybridschaltkreise
mit einer mikrostreifenförmigen
oder koplanaren Wellenleiter-HF-Leitung, die an der Vorder- und
der Rückseite
der Schaltungsplatine ausgebildet ist.
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JP 05199019 A offenbart
einen Hochfrequenz-Schaltungsbaustein, der auf Verbesserungen betreffend
das Leistungsvermögen
von Schaltkreisen gerichtet ist, deren Eingangs/Ausgangs-Abschnitt
ein Durchgangsloch zwischen Mikrostreifenleitern verwendet.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist wünschenswert,
eine Übertragungsschaltung
unter Verwendung einer Streifenleitung zu schaffen, wobei es diese
Schaltung erlaubt, eine Übertragungsleitung
dreidimensional bei einfachem Aufbau und geringen Kosten auszubilden,
und wobei diese Schaltung hohe Zuverlässigkeit zeigt.
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Es
ist auch wünschenswert,
eine Übertragungsschaltung
unter Verwendung einer Streifenleitung zu schaffen, wobei es diese
Schaltung erlaubt, eine Impedanzanpassung auf einfache Weise zu
erzielen, und wobei sie erfolgreiche Übertragungseigenschaften erzielen
kann.
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Es
ist auch wünschenswert,
eine Übertragungsschaltung
unter Verwendung einer Streifenleitung zu schaffen, wobei diese
Schaltung an die Technik von Übertragungsschaltungen
für Mikrowellen, mit
mehrschichtigen Substraten, angepasst werden kann.
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Gemäß der Erfindung
ist eine Übertragungsschaltung
unter Verwendung einer Streifenleitung, wie sie im Anspruch 1 beansprucht
ist, geschaffen.
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Demgemäß wird selbst
dann, wenn ein sich entlang der ersten Streifenleitung ausbreitendes
Signal durch beispielsweise den zweiten Masseleiter reflektiert
wird, das Signal nie durch reflektierte Wellen beeinflusst, da der
Abstand vom Zentrum des Verbindungsdurchgangslochs zum zweiten Masseleiter λ/4 beträgt. Daher
kann verhindert werden, dass die Übertragungseigenschaften auf
Grund unterbrochener Abschnitte in den Zwischenräumen zwischen dem ersten und
dem zweiten Masseleiter und dem Verbindungsdurchgangsloch eine Beeinträchtigung erfahren.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
sind ein Ende des ersten Streifenleiters und ein Ende des zweiten
Streifenleiters durch das Verbindungsdurchgangsloch miteinander
verbunden, wodurch die erste Streifenleitung mit dem ersten Streifenleiter
und die zweite Streifenleitung mit dem zweiten Streifenleiter miteinander
verbunden sind. So kann der Pfad, entlang dem eine Mikrowelle oder
ein anderes Signal übertragen
wird, mäanderförmig gebogen
sein, so dass beispielsweise eine metallische Abschirmungsplatte
an der Oberseite des dielektrischen Substrats vermieden wird. Demgemäß kann die Übertragungsleitung
ohne Verwendung irgendeines internen Metallchassis oder Verbindungs stiften
oder dergleichen dreidimensional bei einfachem Aufbau und geringen Kosten
hergestellt werden, während
hohe Zuverlässigkeit
erzielt werden kann. Auch verwendet diese Übertragungsschaltung unter
Verwendung einer Streifenleitung ein weniger variables Verbindungsdurchgangsloch
an Stelle von Verbindungsstiften, so dass die Übertragungseigenschaften stabil
werden und leicht auf eine Impedanzeinstellung verzichtet werden
kann.
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Vorzugsweise
erfolgt die Impedanzeinstellung des Verbindungsdurchgangslochs durch
Einstellen des Durchmessers desselben.
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Gemäß dieser
bevorzugten Anordnung wird die Impedanz der Übertragungsleitung des Verbindungsdurchgangslochs
durch Einstellen des Durchmessers desselben eingestellt. Daher kann
eine Impedanzanpassung zwischen der ersten Streifenleitung mit dem
ersten Streifenleiter und der zweiten Streifenleitung mit dem zweiten
Streifenleiter leicht erzielt werden, so dass die Übertragungseigenschaften
in Abhängigkeit
von der Impedanz der Streifenleitungen optimiert werden können.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist im ersten Streifenleiter und/oder im zweiten Streifenleiter
ein Impedanzanpassungsteil vorhanden.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
ist als Impedanzanpassungsteil ein Zweigabschnitt im ersten, zweiten
Streifenleiter vorhanden, und ein Leitermuster zur Feineinstellung
ist einem Ende des Zweigabschnitts mit einem spezifizierten Abstand
zu diesem gegenüberstehend
vorhanden, wodurch die Impedanzanpassung zwischen der ersten, zweiten
Streifenleitung mit dem ersten bzw. zweiten Streifenleiter und einer
daran geschlossenen externen Schaltung oder die Impedanzanpassung
zwischen der ersten, zweiten Streifenleitung mit dem ersten bzw.
zweiten Streifenleiter und dem Verbindungsdurchgangsloch leicht
erzielt werden kann. Demgemäß können erfolgreiche Übertragungseigenschaften
erzielt werden.
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Eine Übertragungsleitung,
die einer zylindrischen, dielektrischen Leitung entspricht, ist
durch ein Dielektrikum aufgebaut, das zwischen das Verbindungsdurchgangsloch
und die Erdungsdurchgangslöcher
eingebettet ist. Daher kann die Impedanzcharakteristik der Übertragungsleitung
des Verbindungsdurchgangslochs stabil gemacht werden, und erfolgreiche Übertragungseigenschaften
können
für hohe Frequenzen
und ein breites Band erzielt werden.
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Nun
werden Ausführungsformen
der Erfindung nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Übertragungsschaltung unter
Verwendung einer Streifenleitung gemäß einer ersten Ausführungsform der
Erfindung;
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2 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie II-II in der 1;
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3 ist
eine perspektivische Ansicht einer Übertragungsschaltung unter
Verwendung einer Streifenleitung gemäß einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung;
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4 ist
eine perspektivische Ansicht einer Übertragungsschaltung unter
Verwendung einer Streifenleitung gemäß einer dritten Ausführungsform der
Erfindung;
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5 ist
eine perspektivische Ansicht einer Übertragungsschaltung unter
Verwendung einer Streifenleitung gemäß einer vierten Ausführungsform der
Erfindung;
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6 ist
eine schematische Schnittansicht zum Erläutern einer Mikrostreifenleitung;
und
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7 ist
eine Schnittansicht einer Übertragungsschaltung
unter Verwendung einer Streifenleitung gemäß dem Stand der Technik.
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(Erste Ausführungsform)
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Die 1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Übertragungsschaltung unter
Verwendung einer Übertragungsschaltung
unter Verwendung einer Streifenleitung gemäß der ersten Ausführungsform der
Erfindung. Bei dieser Übertragungsschaltung sind
ein erster Streifenleiter 2 und ein dritter Streifenleiter 6 auf
einer Leitung auf der Oberfläche
eines dielektrischen Substrats 1 aus PTFE (Polytetrafluorethylen)
in solcher Weise vorhanden, dass sie mit einem spezifizierten Intervall
voneinander beabstandet sind, während
ein zweiter Streifenleiter 4 an der Unterseite des dielektrischen
Substrats 1 auf solche Weise vorhanden ist, dass die beiden
Enden des zweiten Streifenleiters 4 einem Ende des ersten Streifenleiters 2 bzw.
einem Ende des dritten Streifenleiters 6 gegenüberstehen.
Ein erster Masseleiter (erstes Massemuster) 3 ist auf einem
Teil der Unterseite des dielektrischen Substrats 1 mit
Ausnahme des zweiten Streifenleiters 4 und dessen Umgebung vorhanden
(in der 1 ist der Teil der Umgebung des
zweiten Streifenleiters 4 für eine bessere Darstellung
der Zeichnung weggelassen). Indessen ist der zweite Masseleiter
(das zweite Massemuster) 5 auf einem Teil der Oberfläche des
dielektrischen Substrats 1 mit Ausnahme des ersten Streifenleiters 2 und des
dritten Streifenleiters 6 sowie deren Umgebungen vorhanden.
Dann sind ein Ende des ersten Streifenleiters 2 und ein
Ende des zweiten Streifenleiters 4 durch ein Verbindungsdurchgangsloch 11 elektrisch
miteinander verbunden, während
das andere Ende des zweiten Streifenleiters 4 und ein Ende
des dritten Streifenleiters 6 durch ein Verbindungsdurchgangsloch 12 elektrisch
miteinander verbunden sind. Die Verbindungsdurchgangslöcher 11, 12 verfügen jeweils über einen
im Innenumfang vorhandenen zylinderförmigen Leiter.
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Diese Übertragungsschaltung
verfügt,
als ein Beispiel der Streifenleitung, über eine erste Mikrostreifenleitung,
die dadurch aufgebaut ist, dass das dielektrische Substrat 1 zwischen
den ersten Streifenleiter 2 und den ersten Masseleiter 3 eingebettet
ist, eine zweite Mikrostreifenleitung, die dadurch aufgebaut ist,
dass das dielektrische Substrat 1 zwischen dem zweiten
Streifenleiter 4 und dem zweiten Masseleiter 5 eingebettet
ist, und eine dritte Mikrostreifenleitung, bei der das dielektrische
Substrat 1 zwischen den dritten Streifenleiter 6 und
den ersten Masseleiter 3 eingebettet ist. Zwischen dem ersten
Streifenleiter 2 und dem dritten Streifenleiter 6 ist
auf der Oberfläche
des zweiten Masseleiters 5 eine metallische Abschirmungsplatte 2 errichtet.
Es sei darauf hingewiesen, dass ein Ende des ersten Streifenleiters 2,
das weiter vom Verbindungsdurchgangsloch 11 entfernt ist,
ein Signaleingangsabschnitt 21 ist, ein Ende des dritten
Streifenleiters 6, das weiter vom Verbindungsdurchgangsloch 12 entfernt
ist, ein Signalausgangsabschnitt 22 ist, und dass der erste
und der zweite Masseleiter 3, 5 elektrisch mit
dem Chassis oder dergleichen einer Einrichtung (nicht dargestellt)
verbunden sind, in die diese Übertragungsschaltung
eingebaut ist.
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Die 2 zeigt
eine Schnittansicht entlang der Linie II-II in der 1.
Zwischen dem ersten Masseleiter 3 und oberen Enden der
Verbindungsdurchgangslöcher 11, 12 sowie
zwischen dem zweiten Masseleiter 5 und unteren Enden der Verbindungsdurchgangslöcher 11, 12 bestehen
Zwischenräume, so
dass unterbrochene Abschnitte der Übertragungscharakteristik als
Mikrostreifenleitungen auftreten. Jedoch ist der Abstand von Endflächen des
ersten, zweiten Masseleiters 3, 5 zu den Mittelpunkten
des Verbindungsdurchgangslochs 11 bzw. 12 auf λ/4 (λ: Signalwellenlänge) eingestellt,
wodurch eine Beeinträchtigung
der Übertragungseigenschaften
auf Grund der unterbrochenen Abschnitte der Lücken zwischen dem ersten, zweiten
Masseleiter 3, 5 und den Verbindungsdurchgangslöchern 11, 12 unterdrückt ist.
Das heißt,
dass selbst dann, wenn ein Signal, das sich entlang der ersten Mikrostreifenleitung ausbreitet,
die dadurch aufgebaut ist, dass das dielektrische Substrat 1 zwischen
den ersten Streifenleiter 2 und den ersten Masseleiter 3 eingebettet
ist, durch den zweiten Masseleiter 5 reflektiert wird,
sich die elektromagnetische Welle von der ersten Mikrostreifenleitung
zum Verbindungsdurchgangsloch 11 ausbreitet, ohne durch
reflektierte Wellen beeinflusst zu werden, da der Abstand von der
Endfläche
des zweiten Masseleiters 5 zum Mittelpunkt des Verbindungsdurchgangslochs 11 λ/4 beträgt. Außerdem breitet
sich ein Signal zum Verbindungsdurchgangsloch 12 auf ähnliche
Weise aus.
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Bei
der Übertragungsschaltung
unter Verwendung einer Streifenleitung mit diesem Aufbau breitet
sich ein am Signaleingangsabschnitt 21 eingegebenes Signal
entlang der ersten Mikrostreifenleitung aus, die dadurch aufgebaut
ist, dass das dielektrische Substrat 1 zwischen den ersten
Streifenleiter 2 und den ersten Masseleiter 3 eingebettet
ist, und es breitet sich durch das Verbindungsdurchgangsloch 11 zur
zweiten Mikrostreifenleitung aus, die dadurch ausgebildet ist, dass
das dielektrische Substrat 1 zwischen den zweiten Streifenleiter 4 und den
zweiten Masseleiter 5 eingebettet ist. Dann breitet sich
das Signal von der zweiten Mikrostreifenleitung durch das Verbindungsdurchgangsloch 12 zur dritten
Mikrostreifenleitung aus, die dadurch aufgebaut ist, dass das dielektrische
Substrat 1 zwischen den dritten Streifenleiter 6 und
den ersten Masseleiter 3 eingebettet ist. So wird das Signal
vom Signalausgangsabschnitt 22 des dritten Streifenleiters 6 ausgegeben.
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Auf
diese Weise sind ein Ende des ersten Streifenleiters 2 und
ein Ende des zweiten Streifenleiters 4 durch das Verbindungsdurchgangsloch 11 elektrisch
miteinander verbunden, und das andere Ende des zweiten Streifenleiters 4 und
ein Ende des dritten Streifenleiters 6 sind über das
Verbindungsdurchgangsloch 12 elektrisch miteinander verbunden,
wodurch die erste Mikrostreifenleitung, die zweite Mikrostreifenleitung
und die dritte Mikrostreifenleitung so miteinander gekoppelt sind,
dass die Übertragungsleitung
zum Übertragen
eines Mikrowellensignals mit Mäanderform
umgebogen ist, wie es durch Pfeile in der 2 dargestellt
ist, um eine metallische Abschirmungsplatte 20 zu vermeiden,
die auf der Oberfläche
des dielektrischen Substrats 1 vorhanden wäre. Demgemäß kann die Übertragungsleitung ohne
Verwendung irgendeines internen Metallchassis oder von Verbindungsstiften
oder dergleichen dreidimensional und mit einfachem Aufbau sowie
geringen Kosten hergestellt werden, während eine hohe Zuverlässigkeit
erzielt werden kann. Auch werden bei dieser Übertragungsschaltung unter
Verwendung einer Streifenleitung die Übertragungseigenschaften stabil,
so dass sich eine Impedanzeinstellung leicht erübrigt.
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Auch
wird bei dieser Übertragungsschaltung dann,
wenn die Impedanz der ersten Mikrostreifenleitung, die dadurch aufgebaut
ist, dass das dielektrische Substrat 1 zwischen den ersten
Streifenleiter 2 und den ersten Masseleiter 3 eingebettet
ist, und die Impedanz der dritten Mikrostreifenleitung, die dadurch
aufgebaut ist, dass das dielektrische Substrat 1 zwischen
den dritten Streifenleiter 6 und den ersten Masseleiter 3 eingebettet
ist, voneinander verschieden gemacht sind, beispielsweise dann,
wenn die Impedanz der ersten Mikrostreifenleitung 75 Ω beträgt und die
Impedanz der dritten Mikrostreifenleitung 50 Ω beträgt, eine Impedanzanpassung
zwischen der ersten und der dritten Mikrostreifenleitung dadurch erzielt,
dass die Impedanz der Übertragungsleitung der
Verbindungsdurchgangslöcher 11, 12 durch Ändern des
Durchmessers derselben geändert
wird. Beispielsweise wird entsprechend einem Versuchsergebnis unter
den Bedingungen einer Dielektrizitätskonstanten ε = 2,6 und
einer Dicke h = 0,6 mm des dielektrischen Substrats 1 die
Impedanz der Übertragungsleitung
der Verbindungsdurchgangslöcher 11, 12 dadurch
von 70 Ω auf
50 Ω geändert, dass
der Durchmesser derselben von 0,5 mm auf 0,6 mm geändert wird,
wodurch die Impedanzanpassung bewerkstelligt wird (jedoch wird die
Impedanz der Übertragungsleitung
der Verbindungsdurchgangslöcher 11, 12 durch
die Dielektrizitätskonstante ε und die
Dicke h des dielektrischen Substrats 1 beeinflusst). Auf diese
Weise können
die Übertragungseigenschaften dadurch
optimiert werden, dass der Durchmesser der Durchgangslöcher abhängig von
der Impedanz der Mikrostreifenleitungen eingestellt wird.
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(Zweite Ausführungsform)
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Die 3 ist
eine perspektivische Ansicht einer Übertragungsschaltung unter
Verwendung einer Streifenleitung gemäß einer zweiten Ausführungsform
der Er findung. Ein erster Streifenleiter 32 ist an der
Oberfläche
eines dielektrischen Substrats 31 aus PTFE vorhanden, während ein
zweiter Streifenleiter 34, dessen eines Ende über ein
Verbindungsdurchgangsloch 33 mit einem Ende des ersten
Streifenleiters 32 verbunden ist, auf der Unterseite des
dielektrischen Substrats 31 vorhanden ist. Auf der Unterseite
des dielektrischen Substrats 31 ist ein erster Masseleiter
(nicht dargestellt) vorhanden, und auf der Oberfläche des
dielektrischen Substrats 31 ist ein zweiter Masseleiter 35 vorhanden.
Eine erste Mikrostreifenleitung ist dadurch aufgebaut, dass das
dielektrische Substrat 31 zwischen den ersten Streifenleiter 32 und
den ersten Masseleiter eingebettet ist, während eine zweite Mikrostreifenleitung
dadurch aufgebaut ist, dass das dielektrische Substrat 31 zwischen
den zweiten Streifenleiter 34 und den zweiten Masseleiter 35 eingebettet
ist. Auch ist in einem Abschnitt des ersten Streifenleiters 32 nahe
dem Verbindungsdurchgangsloch 33 ein Zweigabschnitt 32a zur
Impedanzanpassung so vorhanden, dass er sich im Wesentlichen orthogonal
zur Längsrichtung
des ersten Streifenleiters 32 erstreckt, während ein
Leitermuster 36 zur Feineinstellung einem Ende des Zweigabschnitts 32a unter
Einhaltung eines spezifizierten Abstands gegenüberstehend vorhanden ist. Der
Zweigabschnitt 32a und das Leitermuster 36 zur Feineinstellung
bilden einen Impedanzanpassungsteil. Außerdem verfügt das Verbindungsdurchgangsloch 33 über einen
im Innenumfang vorhandenen zylinderförmigen Leiter.
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Mit
einem Signaleingangsabschnitt 30 des ersten Streifenleiters 32 und
einem Signalausgangsabschnitt (nicht dargestellt) des zweiten Streifenleiters 34 bei
dieser Übertragungsschaltung
sind nicht dargestellte externe Schaltkreise wie ein Verstärker, ein
Filter oder ein Mischer verbunden. In diesem Fall ist eine Impedanzanpassung
zwischen jedem Schaltkreis und den Mikrostreifenleitungen dieser Übertragungsschaltung
erforderlich. Daher ist es, durch den Aufbau, dass nahe dem Verbindungsdurchgangsloch 33 im
ersten Streifenleiter 32 ein Impedanzanpassungsteil vorhanden
ist, der durch den Zweigabschnitt 32a und das Leitermuster 36 zur
Feineinstellung gebildet ist, möglich,
zwischen der ersten Mikrostreifenleitung und externen Schaltkreisen
eine Impedanzanpassung zu erzielen, so dass erfolgreiche Übertragungseigenschaften
erzielt werden können. Durch
Biegen der ersten und der zweiten Mikrostreifenleitung um 90° am Verbindungsdurchgangsloch 33 ist
es wahrscheinlich, dass es zu Reflexion kommt, wobei der Effekt
der reflektierten Wellen umso größer ist,
je höher
die Frequenz des Mikrowellensignals ist, und durch den Impedanzanpas sungsteil
kann auch eine Impedanzanpassung zwischen der ersten Mikrostreifenleitung
und dem Verbindungsdurchgangsloch 33 bewerkstelligt werden.
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(Dritte Ausführungsform)
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Die 4 ist
eine perspektivische Ansicht eines Hauptteils einer Übertragungsschaltung
unter Verwendung einer Streifenleitung gemäß einer dritten Ausführungsform
der Erfindung. Ein erster Streifenleiter 42 ist auf der
Oberfläche
eines dielektrischen Substrats 41 aus PTFE vorhanden, während ein
zweiter Streifenleiter 44, dessen eines Ende durch ein
Verbindungsdurchgangsloch 43 elektrisch mit einem Ende
des ersten Streifenleiters 42 verbunden ist, an der Unterseite
des dielektrischen Substrats 41 vorhanden ist. An der Unterseite
des dielektrischen Substrats 41 ist ein erster Masseleiter
(nicht dargestellt) vorhanden, und ein zweiter Masseleiter 45 ist
an der Oberfläche
des dielektrischen Substrats 41 vorhanden. Eine erste Mikrostreifenleitung
ist dadurch aufgebaut, dass das dielektrische Substrat 41 zwischen
den ersten Streifenleiter 42 und den ersten Masseleiter
eingebettet ist, während
eine zweite Mikrostreifenleitung dadurch aufgebaut ist, dass das
dielektrische Substrat 41 zwischen den zweiten Streifenleiter 44 und
den zweiten Masseleiter 45 eingebettet ist. Auch sind mehrere
Massedurchgangslöcher 46,
deren oberes Ende mit dem zweiten Masseleiter 45 verbunden
ist, so vorhanden, dass sie das Verbindungsdurchgangsloch 43 umgeben.
Das Verbindungsdurchgangsloch 43 und die mehreren Massedurchgangslöcher 46 verfügen am Innenumfang
jeweils über
einen zylinderförmigen
Leiter.
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Bei
der Übertragungsschaltung
unter Verwendung einer Streifenleitung mit diesem Aufbau können durch
die Anordnung, dass das Verbindungsdurchgangsloch 43 durch
die mehreren Massedurchgangslöcher 46 umgeben
ist, durch diese mehreren Massedurchgangslöcher 46 und das Verbindungsdurchgangsloch 43 Übertragungseigenschaften
erzielt werden, die denen einer zylindrischen dielektrischen Leitung ähnlich sind.
So kann die Impedanz der Übertragungsschaltung
des Verbindungsdurchgangslochs 43 stabil gemacht werden,
so dass erfolgreiche Übertragungseigenschaften
bei hohen Frequenzen und einem breiten Band erzielt werden können.
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Außerdem können bei
dieser Übertragungsschaltung,
entsprechend Versuchsergebnissen, erfolgreichere Übertragungseigenschaften
für das
Verbindungsdurchgangsloch 43 dadurch erzielt werden, dass
der Durchmesser der mehreren Masse durchgangslöcher 46 verringert
wird und um das Verbindungsdurchgangsloch 43 möglichst
viele Massedurchgangslöcher 46 angebracht
werden. Ferner ist zwar ein Ende der mehreren Massedurchgangslöcher 46 elektrisch
mit dem zweiten Masseleiter 45 verbunden, jedoch kann es
auch mit dem ersten Masseleiter verbunden sein, oder das Verbindungsdurchgangsloch 43 kann
von Massedurchgangslöchern
umgeben sein, die sowohl mit dem ersten Masseleiter als auch dem
zweiten Masseleiter 45 verbunden sind.
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(Vierte Ausführungsform)
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Die 5 ist
eine Schnittansicht einer Übertragungsschaltung
unter Verwendung einer Streifenleitung gemäß einer vierten Ausführungsform
der Erfindung. Diese Übertragungsschaltung
verfügt über ein
mehrschichtiges Substrat, das dadurch aufgebaut wird, dass dielektrische
Substrate 51 bis 53 aus PTFE mit spezifizierten
Intervallen aufgeschichtet werden. Im mehrschichtigen Substrat sind
Verbindungsdurchgangslöcher 61 bis 64 mit
spezifizierten Intervallen ausgebildet, während ein Streifenleiter 71, dessen
eines Ende mit einem oberen Ende des Verbindungsdurchgangslochs 61 verbunden
ist, auf der Oberfläche
des dielektrischen Substrats 51 vorhanden ist. Ein Streifenleiter 72,
der das Verbindungsdurchgangsloch 61 und das Verbindungsdurchgangsloch 62 miteinander
verbindet, ist zwischen dem dielektrischen Substrats 51 und
dem dielektrischen Substrats 52 vorhanden, während ein
Streifenleiter 73, der das Verbindungsdurchgangsloch 62 und
das Verbindungsdurchgangsloch 72 miteinander verbindet,
zwischen dem dielektrischen Substrats 52 und dem dielektrischen
Substrats 53 vorhanden ist. Ferner ist ein Streifenleiter 74,
der das Verbindungsdurchgangsloch 63 und das Verbindungsdurchgangsloch 64 miteinander
verbindet, an der Unterseite des dielektrischen Substrats 53 vorhanden,
während
ein Streifenleiter 75, dessen eines Ende mit dem oberen
Ende des Verbindungsdurchgangslochs 64 verbunden ist, an
der Oberfläche
des dielektrischen Substrats 51 vorhanden ist. Auch ist
ein Masseleiter 81 in einem Teil der Oberfläche des
dielektrischen Substrats 51, mit Ausnahme des ersten, fünften Streifenleiters 71 und 75 und
deren Umgebung sowie den Verbindungsdurchgangslöchern 61 bis 64 und deren
Umgebung, vorhanden, während
ein Masseleiter 62 zwischen dem dielektrischen Substrat 51 und dem
dielektrischen Substrat 52 und auf einem Teil mit Ausnahme
des zweiten Streifenleiters 62 und dessen Umfang sowie
der Verbindungsdurchgangslöcher 61 und 64 und
deren Umgebung vorhanden ist. Auch ist ein Masseleiter 83 zwischen
dem dielektrischen Substrat 52 und dem dielektrischen Substrat 53 und
einem Teil mit Ausnahme des dritten Streifenleiters 53 und
dessen Umgebung sowie den Verbindungsdurchgangslöchern 61 bis 64 und
deren Umgebung vorhanden, während
ein Masseleiter 64 auf einem Teil der Unterseite des dielektrischen
Substrats 53 mit Ausnahme des vierten Streifenleiters 74 und
dessen Umgebung sowie den Verbindungsdurchgangslöchern 61 bis 64 und
deren Umgebung vorhanden ist. Außerdem sind die Masseleiter 81 ist 84 elektrisch
mit dem Chassis oder dergleichen eines Erzeugnisses verbunden, was
nicht dargestellt ist.
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Bei
der Übertragungsschaltung
unter Verwendung einer Streifenleitung mit diesem Aufbau breitet
sich ein an einem nicht dargestellten Signaleingangsabschnitt des
Streifenleiters 71 eingegebenes Mikrowellensignal entlang
einer ersten Mikrostreifenleitung, gemäß der das dielektrische Substrat 51 zwischen
den Streifenleiter 71 und dem Masseleiter 82 eingebettet
ist, aus, und es breitet sich durch das Verbindungsdurchgangsloch 61 zu
einer zweiten Streifenleitung aus, gemäß der das dielektrische Substrat 51 zwischen
den Streifenleiter 72 und den Masseleiter 81 eingebettet
ist und das dielektrische Substrat 52 zwischen den Streifenleiter 72 und
den Masseleiter 83 eingebettet ist. Dann breitet sich das Signal
von der zweiten Mikrostreifenleitung durch das Verbindungsdurchgangsloch 62 zu
einer dritten Mikrostreifenleitung aus, gemäß der das dielektrische Substrat 52 zwischen
den Streifenleiter 73 und den Masseleiter 82 eingebettet
ist und das dielektrische Substrat 53 zwischen den Streifenleiter 73 und den
Masseleiter 84 eingebettet ist. Als Nächstes breitet sich das Signal
von der dritten Mikrostreifenleitung durch das Verbindungsdurchgangsloch 63 zu
einer vierten Mikrostreifenleitung aus, gemäß der das dielektrische Substrat 53 zwischen
den Streifenleiter 74 und den Masseleiter 83 eingebettet
ist. Dann breitet sich das Signal von der vierten Mikrostreifenleitung durch
das Verbindungsdurchgangsloch 64 zu einer fünften Mikrostreifenleitung
aus, gemäß der das
dielektrische Substrat 51 zwischen den Streifenleiter 75 und
den Masseleiter 82 eingebettet ist. Das Signal wird an
einem nicht dargestellten Signalausgangsabschnitt des fünften Streifenleiters 75 ausgegeben.
So breitet sich ein Mikrowellensignal entlang der dreidimensionalen Übertragungsleitung
aus (wie es durch Pfeile in der 5 gekennzeichnet
ist).
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Auf
diese Weise werden, durch Verbinden der einzelnen Streifenleiter 71 bis 75 mittels
der Verbindungsdurchgangslöcher 61 bis 64 miteinander, die
erste bis fünfte
Mikrostreifenleitung, die unter Verwendung der Streifenleiter 71 bis 75 gebildet
sind, so miteinander gekoppelt, dass die Übertragungsleitung zum Übertragen
eines Mikrowellensignals gebogen ist, um dadurch beispielsweise
eine metallische Abschirmungsplatte oder dergleichen auf dem mehrschichtigen
Substrat zu vermeiden. Demgemäß kann die Übertragungsleitung,
ohne Verwendung irgendeines internen Metallchassis oder von Verbindungsstiften
oder dergleichen, dreidimensional bei einfachem Aufbau und geringen
Kosten hergestellt werden, und es kann eine Übertragungsschaltung mit einer
Streifenleitung mit hoher Zuverlässigkeit
realisiert werden. Auch erlaubt es diese Übertragungsschaltung unter
Verwendung einer Streifenleitung, wenn sie bei der Mehrschichttechnik
von Übertragungsschaltungen
für Mikrowellen
angewandt wird, die Schaltungsfläche
stark zu verringern, und zwar ausreichend, um eine Montage hoher
Dichte zu ermöglichen.
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Bei
dieser Übertragungsschaltung
kann tatsächlich
einer der oberen und unteren Masseleiter für den zweiten, dritten Streifenleiter 72, 73 der
inneren Schicht ausgewählt
werden, wobei es nicht darauf ankommt, welcher es ist, um eine Mikrostreifenleitung
aufzubauen, jedoch haben Versuchsergebnisse gezeigt, dass für Mikrowellen
von 10 GHz oder mehr, bei denen es um Effekte einer Kopplung des
oberen und des unteren Masseleiter geht, dann stabilere Übertragungseigenschaften
erzielt werden können, wenn
sowohl der obere als auch der untere Masseleiter dazu ausgewählt werden,
eine Mikrostreifenleitung aufzubauen. Ferner wird die Impedanz der Übertragungsleitungen
der Verbindungsdurchgangslöcher 61 bis 64,
die die Streifenleiter 71 bis 75 der jeweiligen
Schicht miteinander verbinden, stark durch die Dielektrizitätskonstante ε und die
Dicke h der dielektrischen Substrate 51 bis 53 und
dergleichen beeinflusst, so dass wie bei der ersten Ausführungsform die
Optimierung des Durchmessers der Verbindungsdurchgangslöcher ausgeführt werden
muss.
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Die
erste bis vierte Ausführungsform
wurden für Übertragungsschaltungen
unter Verwendung von Mikrostreifenleitungen als Beispiele einer
Streifenleitung beschrieben. Jedoch kann die Streifenleitung, ohne
hierauf eingeschränkt
zu sein, eine koplanare Leitung oder dergleichen sein.
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Ferner
sind bei der ersten bis vierten Ausführungsform dielektrische Substrate 1, 31, 41, 51 bis 53 aus
PTFE (Polytetrafluorethylen) verwendet. Jedoch besteht für das Material
der dielektrischen Substrate selbstverständlich keine Einschränkung auf
PTFE.
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Bei
der zweiten Ausführungsform
sind der Zweigabschnitt 32a und das Leitermuster 36 zur Feineinstellung
als Impedanzanpassungsteil verwendet. Jedoch kann der Impedanzanpassungsteil
auch entweder nur aus einem Zweigabschnitt oder nur aus einem Feineinstellungsmuster
bestehen. Ferner kann die Position des Impedanzanpassungsteils eine andere
als nahe den Verbindungsdurchgangslöchern im ersten, zweiten Streifenleiter
sein.
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Obwohl
die vierte Ausführungsform
für ein vierschichtiges
Mehrschichtsubstrat beschrieben wurde, kann die Erfindung bei Mehrschichtsubstraten mit
zwei, drei, fünf
oder noch mehr Schichten angewandt werden.
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Aus
der obigen Beschreibung ist es ersichtlich, dass die Übertragungsschaltung
unter Verwendung einer Streifenleitung gemäß der Erfindung über eine
erste Streifenleitung mit einem ersten Streifenleiter auf der Oberfläche eines
dielektrischen Substrats sowie eine zweite Streifenleitung mit einem
zweiten Streifenleiter auf der Unterseite des dielektrischen Substrats
verfügt,
wobei ein Ende des ersten Streifenleiters und ein Ende des zweiten
Streifenleiters durch ein Verbindungsdurchgangsloch elektrisch miteinander
verbunden sind.
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Demgemäß ist bei
der Übertragungsschaltung
unter Verwendung einer Streifenleitung gemäß der Erfindung, da die erste
Streifenleitung mit dem ersten Streifenleiter und die zweite Streifenleitung
mit dem zweiten Streifenleiter durch ein Verbindungsdurchgangsloch
miteinander verbunden sind, die Übertragungsleitung
zum Übertragen
einer Mikrowelle oder eines anderen Signals mäanderförmig gebogen, so dass die Übertragungsleitung
bei einfachem Aufbau und geringen Kosten dreidimensional ausgebildet
werden kann, ohne dass irgendein internes Metallchassis oder Verbindungsstifte
oder dergleichen verwendet wären,
und darüber
hinaus kann eine hohe Zuverlässigkeit
erzielt werden. Ferner wird diese Übertragungsschaltung unter
Verwendung einer Streifenleitung hinsichtlich der Übertragungseigenschaften
stabil, so dass leicht auf eine Impedanzeinstellung verzichtet werden
kann.
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Auch
verfügt
die Übertragungsschaltung
unter Verwendung einer Streifenleitung gemäß der Erfindung über eine
Streifenleitung mit einem Streifenleiter auf der Ober- und/oder
der Unterseite eines mehrschichtigen Substrats, das durch Aufschichten mehrerer
dielektrischer Substrate mit spezifizierten Intervallen aufgebaut
wurde, und eine Streifenleitung mit einem Streifenleiter in mindes tens
einem der Zwischenräume
zwischen den dielektrischen Substraten, wobei die Streifenleiter
durch Verbindungsdurchgangslöcher
miteinander verbunden sind, die so vorhanden sind, dass sie durch
das mehrschichtige Substrat verlaufen.
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Demgemäß sind bei
dieser Übertragungsschaltung
unter Verwendung einer Streifenleitung gemäß der Erfindung die Streifenleiter
durch die Verbindungsdurchgangslöcher
miteinander verbunden, durch die unter Verwendung der Streifenleiter
gebildeten Streifenleitungen miteinander gekoppelt sind, so dass
die Übertragungsleitung
zum Übertragen
einer Mikrowelle oder eines anderen Signals gebogen ist. Demgemäß kann die Übertragungsleitung
ohne Verwendung irgendeines internen Metallchassis oder von Verbindungsstiften
oder dergleichen bei einfachem Aufbau und geringen Kosten dreidimensional hergestellt
werden, während
hohe Zuverlässigkeit
erzielt werden kann. Ferner werden die Übertragungseigenschaften stabil,
so dass leicht auf eine Impedanzeinstellung verzichtet werden kann.
Daher erlaubt es diese Übertragungsschaltung
unter Verwendung einer Streifenleitung bei Anwendung auf die Mehrschichttechnik
von Übertragungsschaltungen für Mikrowellen,
die Schaltungsfläche
stark zu verringern, und es ist Montage mit hoher Dichte möglich.