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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Mikrowellentechnologie
und insbesondere eine Anordnung für einen Breitband-Übergang
zwischen einer Mikrostreifenleitung und einem Hohlleiter.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Mikrowellen
sind elektromagnetische Wellen, die sehr kurze Wellenlängen aufweisen,
deren Frequenzen üblicherweise
als zwischen 1 und 100 GHz liegend definiert sind (in anderen Worten,
Wellenlängen
in einem Bereich von 0,3 bis 30 cm). Sie werden in unterschiedlichen
technischen Anwendungen genutzt, zum Beispiel in Mikrowellengeräten und in
der Radar- und Telekommunikationstechnik. Ein gemeinsames Merkmal
der beiden letztgenannten Anwendungen besteht darin, dass Mikrowellen
häufig
von einer oder mehreren Antennen ausgesendet und empfangen werden.
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Mikrowellen
sind oft moduliert und werden anderweitig in speziellen Schaltungen,
sogenannten monolithischen integrierten Mikrowellenschaltungen verarbeitet.
Diese Schaltungen sind üblicherweise auf
oder in Substraten mit Mikrostreifenleitungen für die interne Übertragung
angeordnet. Die Substrate gleichen denen typischer Leiterplatten,
wenngleich sie auf unterschiedliche Weise speziell für Mikrowellen
ausgeführt
sind. So sind die Mikrostreifenleitungen zum Beispiel für die Frequenz
bzw. für
die Frequenzen dimensioniert, für
die sie vorgesehen sind. Die Übertragung
von Mikrowellen zwischen unterschiedlichen Gerätekomponenten wird oft in Hohlleitern
bewerkstelligt. Ein Hohlleiter ist im Wesentlichen eine Röhre, zwischen
deren leitenden Wänden
die Mikrowellen in Röhrenrichtung
sozusagen vorwärts schnellen.
Die Hohlleiter weisen verschiedene gute Eigenschaften für die Übertragung
von Mikrowellen auf, wie beispielsweise geringe Übertragungsverluste, und bieten
unter anderem die Möglichkeit
eines problemlosen Einbaus von Filtern.
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Damit
Mikrowellen zwischen Substrat und Hohlleiter übertragen werden können, wird
eine Art Anschlussstelle benötigt.
Da die Erfindung eine Anschlussstelle zwischen einer Mikrostreifenleitung
und einem Hohlleiter betrifft, ist es diese Art von Anschlussstelle,
die im Folgenden beschrieben wird.
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Bisher
bekannte Anschlussstellen zwischen einer Mikrostreifenleitung und
einem Hohlleiter können
grob umrissen wie folgt beschrieben werden. Eine schmale Substratzunge
ist seitwärts
in ein Ende des Hohlleiters eingeführt. Das Ende der Zunge trägt eine
sogenannte Kontaktfläche,
die aus einer oftmals quadratischen Substratbeschichtung besteht,
die Signale zwischen der Mikrostreifenleitung und dem Hohlleiter überträgt. Um die
bestmögliche
Anschlussstelle zu erhalten, ist es wichtig, die Kontaktfläche passend
für die
Frequenzen auszuführen,
bei denen sie arbeiten soll. Die Parameter, die die Wirksamkeit einer
solchen Anpassung in erster Linie bestimmen, sind die Länge und
die Breite der Kontaktfläche
und wie weit diese in den Hohlleiter hineingeführt ist. Siehe hierzu auch
die 2.
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Die
US4453142 zeigt einen entsprechenden Hohlleiter
mit einer in diesen eingeführten
Kontaktfläche.
Dieses Dokument bildet den Oberbegriff von Anspruch 1.
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Die
vorstehend beschriebene Anschlussstelle weist üblicherweise ein Schmalband
auf, ist aber gut abgeglichen. Die Bandbreite der Anschlussstelle liegt
normalerweise bei etwa 10–15%,
was bedeutet, dass die Anschlussstelle für ein Frequenzband funktioniert,
dessen Breite 10–15%
der Frequenz beträgt, für die die
Anschlussstelle konzipiert ist. Die Ausbreitung des Frequenzbandes
erfolgt mittig um diese Frequenz herum.
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Ein
Problem, das bei einer schmalbandigen Anschlussstelle auftritt,
besteht darin, dass es gegenüber
mechanischen Toleranzen der verschiedenen Komponenten und ebenso
gegenüber
Einbautoleranzen empfindlich wird. Dies erfordert häufig ein Anpassen
der Anschlussstelle, damit diese wirksam funktioniert. Im schlimmsten
Fall kann diese Empfindlichkeit bedeuten, dass die Anschlussstelle
bei der vorgesehenen Frequenz überhaupt
nicht funktioniert.
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Die
JP 08139504 zeigt einen
Bandleiter
7, der zusammen mit einem Leiter
8 an
seiner Peripherie eine in derselben Ebene liegende Leitung bildet. Eine
Antennenfläche
ist mit dem Bandleiter über
ein Verbindungsloch verbunden. Die Antennenfläche ist mittig in einem Hohlleiter
in einem Ende desselben angeordnet, um eine Überleitung vom Hohlleiter zur Leitung
zu bilden. Dieses Dokument bildet den Oberbegriff von Anspruch 1.
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Die
Zusammenfassungen der JP 62-016604 und die Zeichnungen der entsprechenden
Anmeldung zeigen eine Anzahl von Dipolelementen einer Mikrostreifenleitung,
die entlang eines Hohlleiters angeordnet sind, wobei jedes Dipolelement
einen Abschluss aufweist, der so angeordnet ist, dass er sich in
die Mitte eines Hohlleiters erstreckt. Die Abschlüsse sind
als eine Schleife in jeweils unterschiedlicher Konfiguration ausgebildet.
Ein anderes Ausführungsbeispiel
zeigt eine Antenne mit einer Reihe von gemeinsam versorgten L-förmigen Dipolelementen,
die die gleiche Größe aufweisen,
aber entgegengesetzt ausgerichtet sind, wobei die Elemente aus einem Schlitz
einer Antennenmassefläche
herausragen. Die Dipolelemente sind auf entgegengesetzten Seiten
eines Substrats 1 angeordnet und scheinen von einem gemeinsamen
Speisepunkt 21 auf dem Substrat gespeist zu werden.
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Die
Zusammenfassung der JP 08-293706 und die entsprechenden Zeichnungen
der Anmeldung zeigen eine Antennenüberleitung, die einen hakenförmigen Stift 26 mit
einem seitlichen Abschnitt (t1) aufweist, der lotrecht zu einem
Endabschnitt (t2) angeordnet ist, wobei der seitliche Abschnitt
die halbe Ausdehnung des Endabschnitts aufweist. Der seitliche Abschnitt
des hakenförmigen
Stifts ist so ausgerichtet, dass er den Hohlleiter nicht erregt,
und ist als Transportmechanismus zu verstehen, der es einem Signal
ermöglicht,
den Endabschnitt des Hakens zu erreichen, der den Hohlleiter erregt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung befasst sich mit dem Problem einer Verbesserung
der Wirksamkeit von Anschlussstellen zwischen einer Mikrostreifenleitung
und einem Hohlleiter.
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung einer
Anschlussstelle zwischen einem Hohlleiter und einer Mikrostreifenleitung,
die ein breiteres Band als bisher bekannte Anschlussstellen aufweist.
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Ein
weiteres Ziel ist die Bereitstellung einer Anschlussstelle zwischen
einem Hohlleiter und einer Mikrostreifenleitung, die nicht angepasst
werden muss.
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Kurz
gesagt, ist die Erfindung im Allgemeinen dadurch gekennzeichnet,
dass die von der in den Hohlleiter eingeführten Zunge getragene Kontaktfläche zwei
signalübertragende
Teilflächen
umfasst. Diese Teilflächen
sind jeweils auf der Oberseite bzw. der Unterseite der Zunge angeordnet.
Die Unterseite der Zunge ist in elektrischem Kontakt mit ihrer Oberseite,
so dass Signale an die Mikrostreifenleitung gesendet oder von dieser
empfangen werden können. Die
beiden Seiten der Zunge sind damit für unterschiedliche, oft gegenseitig
angrenzende Frequenzen ausgeführt,
so dass sie ein breiteres Frequenzband abdecken können als
eine einfache Kontaktfläche.
Eine Anschlussstelle dieser Art wird auch unterschiedlichen Toleranzen
gegenüber
weniger empfindlich sein.
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Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung nun anhand bevorzugter
Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Es
zeigen:
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1 eine
vereinfachte Darstellung eines elektronischen Geräts, eines
Hohlleiters und einer Antenne, für
die die Erfindung genutzt werden kann.
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2 eine
Anordnung einer Anschlussstelle zwischen einer Mikrostreifenleitung
und einem Hohlleiter gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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3 eine
Ausführungsform
der erfinderischen Anordnung.
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4 eine
Seitenansicht eines Teils dieser erfinderischen Anordnung.
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5 eine
der in 3 gezeigten Ansicht entsprechende Ansicht mit
der Darstellung einer anderen Ausführungsform der erfinderischen
Anordnung.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 dient
der Darstellung eines Bereichs für
die Verwendung eines Hohlleiters: in Funkfernmeldegeräten. Das
Bezugszeichen 1 kennzeichnet ein elektronisches Gerät für den Funkverkehr,
das in einem vorgegebenen Abstand von einer Antenne 3 angeordnet
ist. In dem dargestellten Fall wird ein Hohlleiter 2 zum
Ankoppeln des Geräts 1 an
die Antenne 3 verwendet.
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2 zeigt
die Anschlussstelle zwischen dem elektronischen Gerät 1 und
dem Hohlleiter 2. Das elektronische Gerät 1 umfasst ein Substrat 7,
auf dem sich eine Mikrostreifenleitung 8 zu einer Kontaktfläche 5 erstreckt,
die auf einer Zunge 11 angeordnet ist, die aus dem Substrat 7 herausragt.
Die Tatsache, dass die Gesamtheit aus Zunge 11 und Kontaktfläche 5 in
dem elektronischen Gerät
befindlich ist, ist der Deutlichkeit halber in der Figur nicht aufgezeigt.
Ebenso zeigt die Figur außer
der Mikrostreifenleitung 8 nicht mehr von dem auf dem Substrat 7 befindlichen
Muster. Die Unterseite des Substrats ist normalerweise mit einer
Massefläche
versehen.
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Die
Kontaktfläche 5 ist
in ein Ende des Hohlleiters 2 eingeführt, der im dargestellten Fall
in Papierebene beginnt und nach innen gerichtet ist. Der Hohlleiter 2 umfasst
eine Metallwand 10, die einen Hohlraum 4 umgibt,
in dem sich die Mikrowellen fortpflanzen. Die Abmessungen des Hohlleiters
(a, b), d.h. dessen Höhe
und Breite, sind auf eine bekannte Art normalerweise für die Frequenzen
und Modi ausgeführt,
für die
der Hohlleiter 2 bestimmt ist.
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Ein
Ende des Hohlleiters 2 ist mit einer Halterungsplatte 6 versehen,
auf der das Substrat 7 angebracht ist. Die Halterungsplatte 6 umfasst
eine Anzahl von Schraubenlöchern 9 oder
dergleichen, mittels derer eine (nicht gezeigte) metallische Abdeckung
befestigt ist. Die Abdeckung fungiert als Kurzschlussfläche, die
zum Erreichen eines guten Abgleichs der Anschlussstelle notwendig
ist. Der Abstand zwischen der Abdeckung und der Mikrostreifenleitung 8 entspricht
normalerweise einem Viertel der Wellenlänge der Frequenz, für die die
Anschlussstelle in erster Linie vorgesehen ist.
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3 zeigt
eine Ausführungsform
der erfinderischen Anordnung. Wie die Darstellung der 2 zeigt 3 den
Hohlleiter 2 mit der Metallwand 10 und dem Hohlraum 4 sowie
einen Teil des elektronischen Geräts 1, einschließlich Zunge 11,
Mikrostreifenleitung 8 und Kontaktfläche 5. Die erfinderische Anordnung
umfasst die Unterseite 13 der Kontaktfläche 5, die sich auf
der entgegengesetzten Seite der Zunge 11 befindet. Die
Unterseite 13 der Kontaktfläche 5 ist mit deren
Oberseite 14 durch eine metallische Beschichtung 12,
die im Allgemeinen üblicherweise
auf dem vorderen Rand der Zunge 11 aufgetragen ist, in
elektrischem Kontakt. Die Oberseite 14 und die Unterseite 13 der
Kontaktfläche
sind normalerweise so ausgeführt,
dass sie in erster Linie auf eine bestimmte Einzelfrequenz abgestimmt
sind, wobei diese Frequenzen häufig
relativ nahe beieinanderliegen.
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4 zeigt
die vorstehend beschriebene Ausführungsform
der erfinderischen Anordnung in einer detaillierteren Seitenansicht,
während
die Kontaktfläche 5 der 3 in
Nahansicht gezeigt ist. Wie aus der Figur ersichtlich wird, umfasst
die Kontaktfläche 5 zwei
Substratschichten, d.h. eine Oberseite 14 und eine Unterseite 13.
Jede dieser beiden Flächen 13, 14 befindet
sich auf einer jeweiligen Seite der Zunge 11. Eine Metallbeschichtung 12,
die beispielsweise auf der kurzen Seite der Zunge 11 aufgetragen ist,
bildet einen elektrischen Kontakt zwischen den Flächen 13, 14.
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5 ist
eine Ansicht, die der der 3 entspricht und eine andere
Ausführungsform
der erfinderischen Anordnung zeigt. Der Unterschied zwischen den
beiden Ausführungsformen
besteht darin, dass der elektrische Kontakt zwischen der Oberseite 14 und
der Unterseite 13 der Ausführungsform von 5 durch
wenigstens ein Kontaktloch 15 hergestellt wird, d.h. mittels
eines elektrisch leitenden Elements, das durch die Zunge 11 geführt ist
und in elektrischem Kontakt mit den Seiten 13, 14 steht.
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Da
die Kontaktfläche 5 eine
Oberseite 14 und eine Unterseite 13 aufweist,
die jeweils für
eine bestimmte Frequenz ausgeführt
sein können,
kann die Anschlussstelle für
zwei Frequenzen ausgeführt sein.
Wie vorstehend erwähnt
wurde, liegt die Bandbreite einer jeweiligen Seite bei etwa 10–15%. Wenn die
Seiten 13, 14 für relativ nahe beieinanderliegende Frequenzen
ausgeführt
werden, können
diese Frequenzen einander überlappen,
wodurch die Bandbreite der Anschlussstelle insgesamt das Doppelte betragen
kann. Die Anschlussstelle wird somit unterschiedlichen Toleranzen
gegenüber
weniger empfindlich sein, wodurch die Anschlussstelle unempfindlich
wird, und ein Anpassen entfallen kann.