EP0302479B1

EP0302479B1 - Streifenleitungskoppler

Info

Publication number: EP0302479B1
Application number: EP88112654A
Authority: EP
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. Junghans
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1987-08-06
Filing date: 1988-08-03
Publication date: 1993-11-03
Anticipated expiration: 2008-08-03
Also published as: EP0302479A1; ATE96944T1; DE3885370D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Streifenleitungskoppler für integrierte Hochfrequenzschaltkreise mit mehreren gekoppelten Streifenleiterbahnen in Spiralform mit eng benachbartem Verlauf zueinander, die in ihrer Länge in zwei Kopplerhälften aufgeteilt sind und jede Kopplerhälfte auf einem dielektrischen Substrat aufgebracht ist. Ein solcher Koppler ist durch die US-PS 3 999 150 bekannt.
Ferner ist eine Kopplerstruktur mit seitengekoppelten mehrfachen Streifenleitungen in der DE-OS 28 39 874 beschrieben. Eine solche Kopplerstruktur besitzt jedoch eine unzureichende Isolation, bedingt durch die unterschiedliche Länge der spiralförmig angeordneten Leiterbahnen. Dabei kann bei entsprechend großer Wicklungszahl der äußere Streifenleiter erheblich länger sein als der innere Streifenleiter. Durch die unterschiedlichen Streifenleiterlängen entstehen an den Koppler-Ein/Ausgängen unerwünschte Reflexionen, welche die Isolation insbesondere im hohen Frequenzbereich stark herabsetzen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen in seinem Aufbau einfachen Streifenleitungskoppler mit guter Isolation zu schaffen.
Diese Aufgabe wird mit einem Streifenleitungskoppler der eingangs beschriebenen Art und gemäß den kennzeichnenden Mermale der Ansprüche 1 oder 3 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben.
Nachstehend wird die Erfindung anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen

Fig. 1: die Leiterbahnstruktur einer Kopplerhälfte,
Fig. 2: einen Streifenleitungskoppler in perspektifischer Darstellung der Einzelelemente und
Fig. 3: eine Leiterbahnstruktur in planarer Anordnung.

Fig. 1 zeigt in einer Draufsicht eine Hälfte eines Kopplers mit 4-facher Streifenleiterstruktur. Dabei sind auf einem dielektrischen Substrat S1, beispielsweise Al₂O₃ -Keramik auf der Vorderseite die vier Leiterbahnen L1, L2, L3 und L4 in Streifenleitungstechnik in eng benachbartem Verlauf zueinander in rechteckförmiger Spiralform aufgebracht. Die Rückseite des Substrats S1 ist ganzflächig metallisiert. Entlang der Längsseite des Substrats S1 sind metallisierte Kontaktierungsflächen 1 bis 7 zur Kontaktierung mit Anschlußelementen (in der Fig. nicht dargestellt) aufgebracht, die mit ihrem beispielsweise zangenförmig ausgebildeten Endbereich das Substrat an der Längsseite umschließen und kontaktierend auf den Metallisierungsflächen aufliegen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Leiterbahnen L1 und L3 an die Kontaktierungsfläche 1, die Leiterbahnen L2 und L4 über eine Anschlußleitung 10 an die Kontaktierungsfläche 3 geführt. Die Verbindung der Leitungsenden der Leiterbahnen L2 und L4 erfolgt dabei über die Durchkontaktierungen 8 und 9 und eine an der Rückseite des Substrats innerhalb einer Aussparung 17 der Metallisierung aufgebrachten Verbindungsleitung 15.
Die im Innenbereich der Spirale liegenden Leitungsenden sind über Durchkontaktierungen 11, 12, 13 und 14 zur Rückseite des Substrats S1 durchkontaktiert, wobei im Bereich dieser Durchkontaktierungen die ganzflächige Metallisierung der Rückseite eine entsprechende Aussparung 16 aufweist.
Die zweite Kopplerhälfte ist entsprechend der in Fig. 1 gezeigten Leiterstruktur aufgebaut. In einer um 180° um die parallel zur Schmalseite des Substrats verlaufende Mittelachse M gedrehten Lage wird das die zweite Kopplerhälfte tragende Substrat S2 mit seiner metallisierten Seite auf die metallisierte des ersten Substrats S1 aufgelegt und kontaktierend verbunden (vgl. hierzu die Darstellung in Fig. 2). Bei dem in der Figur unten liegenden Substrat S2 befinden sich die äußeren Leitungsenden der Leiterbahnen an der rechten Seite und sind in entsprechender Weise wie bei der ersten Kopplerhälfte an die Kontaktierungsflächen 5 und 7 geführt. Durch die Drehung des zweiten Substrats S2 um 180° gegenüber dem ersten Substrat S1 ergibt sich für die im Innenbereich der Spirale liegenden Leitungsenden eine solche Lage, daß die den Leitungsenden zugehörigen Durchkontaktierungen 11 bis 14 beider Kopplerhälften einander in umgekehrter Reihenfolge gegenüberliegen. Das bedeutet also, daß die Leiterbahn L1 der ersten Kopplerhälfte mit der Leiterbahn L4 der zweiten Kopplerhälfte verbunden ist und in entsprechender Weise die Leiterbahnen L2, L3 und L4 der ersten Kopplerhälfte mit den Leiterbahnen L3, L2 und L1 der zweiten Kopplerhälfte verbunden sind. Durch die derart vorgenommene Verbindung der Leiterbahnen der beiden Kopplerhälften wird erreicht, daß insgesamt jede der vier spiralförmig aufgewickelten Leiterbahnen gleich lang ist, wodurch sich eine hohe Isolation ergibt.
Durch die Aufteilung der Leiterbahnen in zwei Kopplerhälften, die masseseitig zusammengefügt sind, ergibt sich auch ein sehr platzsparender Aufbau des Kopplers. Dieser Vorteil wird zusätzlich noch verbessert durch den geringen gegenseitigen Abstand zwischen zwei benachbarten Leiterbahnbündeln. Ein Bündel ist dabei definiert als Anzahl der Leiterbahnen des Kopplers. Dies sind im dargestellten Ausführungsbeispiel vier Leiterbahnen, jedoch ist auch eine beliebig andere Anzahl möglich. Dieser Abstand s zwischen benachbarten Leiterbahnbündeln ist gleich dem Abstand der Leiterbahnen innerhalb eines Leiterbahnbündels.
Fig. 3 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Koppler mit 2-facher Streifenleiterstruktur in planarer Anordnung. Dabei sind die beiden spiralförmig aufgewickelten Kopplerhälften statt Rückseite an Rückseite planar angeordnet, d. h. benachbart auf der selben Seite eines Substrats S3, dessen Rückseite ganzflächig metallisiert ist. Die in rechteckförmiger Spiralform aufgebrachten Leiterbahnen L5, L6 und L7, L8 der beiden Kopplerhälften sind in derselben Richtung aufgewickelt, im Ausführungsbeispiel entgegen dem Uhrzeigersinn. Die im Innenbereich der Spirale liegenden Leitungsenden sind über Bondverbindungen 18, 19 miteinander verbunden, wobei dies wiederum in der Weise erfolgt, daß der äußere Streifenleiter L5 bzw. L7 der einen Kopplerhälfte mit dem inneren Streifenleiter L6 bzw. L8 der anderen Kopplerhälfte verbunden ist. Damit sind die Gesamtlängen beider Streifenleiter des Kopplers gleich. Der Abstand s zwischen den beiden Kopplerhälften ist gleich dem Abstand der Leiterbahnen innerhalb eines Leiterbahnbündels.

Claims

Streifenleitungskoppler für integrierte Hochfrequenzschaltkreise aufgebaut aus zwei aus mehreren gekoppelten Streifenleiterbahnen (L₁,L₂,..) in Spiralform mit eng benachbartem Verlauf zueinander, bestchenden Koppelhälften und bei dem jede Kopplerhälfte auf einem dielektrischen Substrat (S₁,S₂) aufgebracht ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Streifenleiterbahnen (L₁,L₂,..) der beiden Kopplerhälften jeweils auf der Außenfläche der beiden einseitig ganzflächig metallisierten Substrate aufgebracht sind und daß die in der Spirale innen liegenden Enden der Streifenleiterbahnen derart über Durchkontaktierungen in den mit ihrer metallisierten Seite aufeinanderliegenden Substraten miteinander verbunden sind, daß die Enden der Streifenleiterbahnen der einen Kopplerhälfte in der Reihenfolge von der äußeren zur inneren Streifenleiterbahn eines Leiterbahnbündels mit den Enden der Streifenleiterbahn der anderen Kopplerhälfte in der Reihenfolge von der inneren zur äußeren Streifenleiterbahn des entsprechenden Leiterbahnbündels zusammengeführt sind.
Streifenleitungskoppler nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Metallisierung der metallisierten Substratseite im Bereich der Durchkontaktierungen Aussparungen (16) aufweist.
Streifenleitungskoppler für integrierte Hochfrequenzschaltkreise aufgebaut aus zwei aus mit mehreren gekoppelten Streifenleiterbahnen (L₅,L₆) in Spiralform mit eng benachbartem Verlauf zueinander bestchenden Koppelhälften
dadurch gekennzeichnet, daß jede Kopplerhälfte auf einem dielektrischen Substrat aufgebracht ist, daß die Streifenleiterbahnen der beiden Kopplerhälften jeweils auf der Außenfläche des einseitig ganzflächig metallisierten Substrats aufgebracht sind und daß die in der Spirale innen liegenden Enden der Streifenleiterbahnen derart über Bondelemente (19) miteinander verbunden sind, daß die Enden der Streifenleiterbahnen (L₅,L₆) der einen Kopplerhälfte in der Reihenfolge von der äußeren zur inneren Streifenleiterbahn eines Leiterbahnbündels mit den Enden der Streifenleiterbahnen (L₇,L₈) der anderen Kopplerhälfte in der Reihenfolge von der inneren zur äußeren Streifenleiterbahn des entsprechenden Leiterbahnbündels zusammengeführt sind.
Streifenleitungskoppler nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Streifenleiterbahnen benachbarter Leiterbahnbündel gleich ist dem Abstand der Streifenleiterbahnen innerhalb eines Leiterbahnbündels.