EP1054467B1 - Verfahren zur Einstellung des Koppelfaktors eines Streifenleitungsrichtkopplers und Streifenleitungsrichtkoppler - Google Patents

Verfahren zur Einstellung des Koppelfaktors eines Streifenleitungsrichtkopplers und Streifenleitungsrichtkoppler Download PDF

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EP1054467B1
EP1054467B1 EP00106481A EP00106481A EP1054467B1 EP 1054467 B1 EP1054467 B1 EP 1054467B1 EP 00106481 A EP00106481 A EP 00106481A EP 00106481 A EP00106481 A EP 00106481A EP 1054467 B1 EP1054467 B1 EP 1054467B1
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EP
European Patent Office
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potting compound
coupling factor
stripline
circuit board
coupler
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EP00106481A
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Roland Baur
Markus Laudin
Christian Vollmer
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IMS Connector Systems GmbH
Original Assignee
IMS Connector Systems GmbH
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/12—Coupling devices having more than two ports
    • H01P5/16—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port
    • H01P5/18—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers
    • H01P5/184—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers the guides being strip lines or microstrips

Definitions

  • the invention relates to a method for adjusting the coupling factor of a stripline coupler with at least two arranged on a circuit board strip conductors and a.
  • Stripline couplers are constructed of a plurality of strip conductors, the z. B. are arranged opposite one another on a circuit board.
  • the strip conductors can z. B. be printed circuit board mounted on the circuit board traces.
  • Stripline couplers are used to transmit RF signals from one strip to the other by coupling and are therefore used in multiple feeders for RF signals, for example in community antenna systems, to distribute the signals received from a common antenna to multiple consumers.
  • a well-defined coupling factor within specified tolerances is maintained, but this is difficult to achieve because the PCB thickness, the thickness, the width and the distances of the copper interconnects vary greatly. Therefore, the coupling factors scatter strongly, so that relatively many stripline couplers are discarded as rejects from production.
  • a predetermined coupling factor is achieved in a strip line coupler in that the strip conductors are cast to set the coupling factor with a potting compound.
  • the invention is based on the recognition that the encapsulation of the strip conductor with a potting compound changes the electrical properties of the strip line coupler and makes use of this in order to change the electrical properties of the strip line coupler in a targeted manner.
  • a potting compound VM stripline coupler K Leading from one with a potting compound VM stripline coupler K lead measuring lines ML to a network analyzer A, which is connected via a data line DL to a control unit S.
  • the control unit S controls via a control line SL a device V for casting of the strip line coupler K.
  • the network analyzer A sends via the test leads ML test signals to the potting compound VM to be cast stripline coupler K, which sits in a housing G to measure the coupling factor.
  • the control unit S controls the potting apparatus V, for example a potting machine, so that as much potting compound VM is poured into the housing G where the stripline couplers K are seated until the network analyzer A measures the predetermined coupling factor.
  • the stripline coupler K is effectively balanced over the height H of the potting.
  • the method can preferably be used in the production of stripline couplers.
  • the strip line couplers K to be cast with the potting compound VM are automatically connected to the network analyzer A via the measurement lines ML; Controlled by the control unit S potting machine V pours so much potting compound VM in the housing G that the required coupling factor is achieved.
  • the potted strip line coupler is now disconnected from the meter line ML so that the next one can be connected.
  • each stripline coupler can be automatically adjusted to a different coupling factor.
  • the production can be quickly converted to other coupling factors and can be adapted to the specific requirements of the customer at any time.
  • a first advantage of the method according to the invention is that the strip line couplers are cast on the assembly line with the potting compound, and that the coupling factor is checked by means of the network analyzer.
  • a second advantage is the fact that a pre-examination of the printed circuit boards with the strip lines arranged thereon is eliminated because the Stripline couplers are automatically adjusted.
  • a third advantage is that the required coupling factor is maintained very accurately. The scrap of useless stripline couplers is therefore minimized.
  • FIG. 1 shows a stripline coupler K without potting compound.
  • the printed circuit board P on which the strip conductors are arranged, is seated in a housing G, which is open at the top for casting with the potting compound.
  • FIG. 2 shows a strip line coupler K cast with the potting compound VM.
  • the housing G is filled with the potting compound VM up to a Verguß ban H.
  • the potting compound VM can be provided only above the printed circuit board P or below the printed circuit board P. After casting with the potting compound VM, the housing G is completely closed.
  • the stripline coupler according to the invention has a number of advantages.
  • the potting compound protects the components on the circuit board from corrosion by aggressive gases or liquids.
  • the electrical properties of the Stsammlung einsKopplers therefore remain even in adverse environmental conditions, such as. B. on antenna masts in the open, long obtained.
  • the potting compound protects the components from mechanical shocks, z. As mechanical shock or vibration. This increased protection against shocks is particularly advantageous for SMD components, because these components are very sensitive to shocks.
  • the stripline couplers according to the invention are already sufficiently protected against vibrations during transport without additional measures. They are therefore also used in vehicles where they are exposed to strong mechanical stresses due to shock or vibration, for example in a helicopter.
  • the potting compound advantageously causes the heat generated in the components on the circuit board is dissipated better. It can therefore be used much smaller components, resulting in a reduction of costs and also RF technically cheaper.
  • the potting compound may be made of transparent or opaque material.
  • potting compound is cast resin, the z for better heat transfer.
  • B. may still be admixed with a thermally conductive component.

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  • Non-Metallic Protective Coatings For Printed Circuits (AREA)
  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung des Koppelfaktors eines Streifenleitungskopplers mit mindestens zwei auf einer Leiterplatte angeordneten Streifenleitern sowie einen. Streifenleitungskoppler mit mindestens zwei auf einer Leiterplatte angeordneten Streifenleitern.
  • Die Patents Abstract of Japan, vol. 1996, no. 10 vom 31. Oktober 1996 - JP 08 154009 - beschreibt ein solches Verfahren und einen solchen Streifenleitungskoppler.
  • Streifenleiterkoppler sind aus mehreren Streifenleitern aufgebaut, die z. B. auf einer Leiterplatte einander gegenüberliegend angeordnet sind. Die Streifenleiter können z. B. in gedruckter Schaltungstechnik auf der Leiterplatte angebrachte Leiterbahnen sein.
  • Streifenleitungskoppler dienen dazu, HF-Signale von einem Streifen auf den anderen durch Kopplung zu übertragen und werden daher in Mehrfachabzweigern für HF-Signale, beispielsweise in Gemeinschaftsantennenanlagen, eingesetzt, um die von einer Gemeinschaftsantenne empfangenen Signale auf mehrere Verbraucher zu verteilen. Um eine einwandfreie Signalleitung und Kopplung zu gewährleisten, ist ein genau definierter Koppelfaktor innerhalb vorgegebener Toleranzen einzuhalten, der jedoch nur schwer erzielbar ist, weil die Leiterplattenstärke, die Dicke, die Breite und die Abstände der Kupferleiterbahnen stark schwanken. Die Koppelfaktoren streuen deshalb stark, so dass verhältnismäßig viele Streifenleitungskoppler als Ausschuss aus der Produktion auszusondern sind.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein einfaches Verfahren zur genauen Einstellung des Koppelfaktors bei Streifenleitungskopplern anzugeben.
  • Es ist weiter Aufgabe der Erfindung, einen Streifenleitungskoppler so zu gestalten, dass ein definierter Kopplungsfaktor möglichst genau mit einfachen Mitteln erzielt wird.
  • Das Verfahren zur Einstellung des Koppelfaktors löst diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1.
  • Ein vorgegebener Koppelfaktor wird bei einem Streifenleitungskoppler dadurch erzielt, dass die Streifenleiter zur Einstellung des Koppelfaktors mit einer Vergussmasse vergossen sind.
  • Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass durch den Verguss der Streifenleiter mit einer Vergussmasse die elektrischen Eigenschaften des Streifenleitungskopplers verändert werden und nutzt dies aus, um die elektrischen Eigenschaften des Streifenleitungskopplers gezielt zu verändern.
  • Anhand der Figuren wird die Erfindung nun beschrieben und erläutert.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
    Figur 2
    einen Streifenleitungskoppler vor dem Verguss und
    Figur 3
    einen erfindungsgemäßen Streifenleitungskoppler nach dem Verguss.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun anhand der in Figur 1 abgebildeten Vorrichtung beschrieben und erläutert.
  • Von einem mit einer Vergussmasse VM zu vergießenden Streifenleitungskoppler K führen Messleitungen ML zu einem Netzwerkanalysator A, der über eine Datenleitung DL mit einer Steuereinheit S verbunden ist. Die Steuereinheit S steuert über eine Steuerleitung SL eine Vorrichtung V zum Vergießen des StreifenleitungsKopplers K.
  • Der Netzwerkanalysator A sendet über die Meßleitungen ML Testsignale zu dem mit der Vergußmasse VM zu vergießenden StreifenleitungsKoppler K, der in einem Gehäuse G sitzt, um den Kopplungsfaktor zu messen. Die Steuereinheit S steuert die Vorrichtung V zum Vergießen, beispielsweise eine Vergußmaschine, so, dass soviel Vergußmasse VM in das Gehäuse G, wo die StreifenleitungsKoppler K sitzen, gegossen wird, bis der Netzwerkanalysator A den vorgegebenen Kopplungsfaktor mißt. Der StreifenleitungsKoppler K wird gewissermaßen über die Höhe H des Vergusses abgeglichen.
  • Das Verfahren läßt sich bevorzugt in der Produktion von StreifenleitungsKopplern einsetzen. Die mit der Vergußmasse VM zu vergießenden StreifenleitungsKoppler K werden automatisch über die Meßleitungen ML mit dem Netzwerkanalysator A verbunden; von der Steuereinheit S gesteuert gießt die Vergußmaschine V so viel Vergußmasse VM in das Gehäuse G, dass der geforderte Kopplungsfaktor erzielt wird. Der vergossene Streifenleitungskoppier wird nun von der Meßleitung ML getrennt, damit der nächste angeschlossen werden kann.
  • Durch Programmierung der Steuereinheit S auf unterschiedliche Koppelfaktoren kann jeder StreifenleitungsKoppler automatisch auf einen anderen Koppelfaktor abgeglichen werden. Die Produktion ist sehr schnell auf andere Koppelfaktoren umstellbar und jederzeit an die spezifischen Forderungen der Kunden anpassbar.
  • Ein erster Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass die StreifenleitungsKoppler am Fließband mit der Vergußmasse vergossen werden, und dass der Koppelfaktor mittels des Netzwerkanalysators geprüft wird. Ein zweiter Vorteil ist darin zu sehen, dass eine Vorprüfung der Leiterplatten mit den darauf angeordneten Streifenleitungen entfällt, weil die StreifenleitungsKoppler automatisch abgeglichen werden. Schließlich besteht ein dritter Vorteil darin, dass der geforderte Koppelfaktor sehr genau eingehalten wird. Der Ausschuß an unbrauchbaren StreifenleitungsKopplern ist daher auf ein Mindestmaß reduziert.
  • Anhand der Figuren 2 und 3 wird nun der erfindungsgemäße StreifenleitungsKoppler beschrieben und erläutert.
  • In der Figur 1 ist ein StreifenleitungsKoppler K ohne Vergußmasse gezeigt.
  • Die Leiterplatte P, auf der die Streifenleiter angeordnet sind, sitzt in einem Gehäuse G, das zum Vergießen mit der Vergußmasse oben offen ist.
  • In der Figur 2 ist ein mit der Vergußmasse VM vergossener StreifenleitungsKoppler K abgebildet.
  • Das Gehäuse G ist mit der Vergußmasse VM bis zu einer Vergußhöhe H gefüllt. Die Vergußmasse VM kann nur oberhalb der Leiterplatte P oder auch unterhalb der Leiterplatte P vorgesehen sein. Nach dem Vergießen mit der Vergußmasse VM wird das Gehäuse G vollständig geschlossen.
  • Der erfindungsgemäße StreifenleitungsKoppler weist eine Reihe an Vorteilen auf.
  • Durch die Vergußmasse sind die Bauteile auf der Leiterplatte vor Korrosion durch aggresive Gase oder Flüssigkeiten geschützt. Die elektrischen Eigenschaften des StreifenleitungsKopplers bleiben daher selbst bei widrigen Umweltbedingungen, wie sie z. B. auf Antennenmasten im Freien gegeben sind, lange erhalten. Außerdem schützt die Vergußmasse die Bauteile vor mechanischen Erschütterungen, z. B. mechanische Stöße oder Vibrationen. Dieser erhöhte Schutz vor Erschütterungen ist besonders vorteilhaft für SMD-Bauteile, weil diese Bauteile sehr empfindlich gegen Erschütterungen sind. Die erfindungsgemäßen StreifenleitungsKoppler sind beim Transport ohne zusätzliche Maßnahmen bereits ausreichend vor Erschütterungen geschützt. Sie sind daher auch in Fahrzeugen einsetzbar, wo sie starken mechanischen Beanspruchungen durch Erschütterungen oder Vibrationen ausgesetzt sind, beispielsweise in einem Hubschrauber.
  • Zudem bewirkt die Vergußmasse in vorteilhafter Weise, dass die in den Bauteilen auf der Leiterplatte erzeugte Wärme besser abgeführt wird. Es lassen sich daher wesentlich kleinere Bauteile einsetzen, was zu einer Reduktion der Kosten führt und außerdem HF-technisch gesehen günstiger ist.
  • Die Vergußmasse kann aus durchsichtigem oder undurchsichtigem Material sein.
  • Bei durchsichtiger Vergußmasse lassen sich beschädigte Bauteile auf der Leiterplatte gut erkennen. Dagegen bietet eine undurchsichtige Vergußmasse einen gewissen Kopierschutz, weil der Aufbau der Leiterplatte nicht zu sehen ist. Unabhängig von der Lichtdurchlässigkeit der Vergußmasse besteht stets ein Kopierschutz, weil die Schaltungsanordnung nur in Verbindung mit der Vergußmasse optimal funktioniert. Wird die Schaltungsanordnung ohne die Vergußmasse nachgebaut, so funktioniert sie nicht, weil der Koppelfaktor wegen der fehlenden Vergußmasse nicht auf den vorgegebenen Wert abgeglichen ist.
  • Besonders geeignet als Vergußmasse ist Gießharz, dem zur besseren Wärmeleitung z. B. noch eine wärmeleitende Komponente beigemischt sein kann.
    • Bezugszeichenliste
    • A
    Netzwerkanalysator
    DL
    Datenleitung
    G
    Gehäuse
    H
    Füllhöhe
    K
    StreifenleitungsKoppler
    P
    Leiterplatte
    S
    Steuergerät
    SL
    Steuerleitung
    V
    Vorrichtung zum Vergießen
    VM
    Vergußmasse

Claims (7)

  1. Verfahren zur Einstellung des Koppelfaktors eines Streifenleitungskopplers (K) mit mindestens zwei auf einer Leiterplatte (P) angeordneten Streifenleitern, wobei die Streifenleiter mit einem dielektrischen Material überdeckt werden,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine Leiterplatte (P), auf der die Streifenleiter angeordnet sind, in einem Gehäuse (G) angeordnet wird, dass der Streifenleitungskoppler (K) über Messleitungen (ML) mit den Eingängen eines Netzwerkanalysators (A) zum Messen des Koppelfaktors verbunden wird, dass der Netzwerkanalysator (A) über eine Datenleitung (DL) mit einem Steuergerät (S) verbunden wird, und dass eine Vorrichtung (V) zum Befüllen des Gehäuses (6) mit Vergussmasse als dielektrisches Material vorgesehen ist und die Vorrichtung (V) - gesteuert von dem Steuergerät (S) - so viel Vergussmasse (M) in das Gehäuse (G) gießt, bis ein vorgegebener Koppelfaktor vom Netzwerkanalysator (A) gemessen wird.
  2. Verfahren bzw. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Koppelfaktor an der Steuereinheit (S) einstellbar ist.
  3. Streifenleitungskoppler (K), hergestellt nach einem Verfahren der Ansprüche 1 oder 2, mit mindestens zwei auf einer Leiterplatte (P) angeordneten Streifenleitern, welche in einem Gehäuse (G) sitzen und zur Einreichung eines vorgegebenen Koppelfaktors von einer Vergussmasse (VM) vergossen sind.
  4. Streifenleitungskoppler nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass über und unter der Leiterplatte (P) Vergussmasse (VM) vorgesehen ist.
  5. Streifenleitungskoppler nach einem der Ansprüche 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasse (VM) eine wärmeleitende Komponente enthält.
  6. Streifenleitungskoppler nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasse (VM) durchsichtig ist.
  7. Streifenleitungsfaktor nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasse ein Gießharz ist.
EP00106481A 1999-05-19 2000-03-25 Verfahren zur Einstellung des Koppelfaktors eines Streifenleitungsrichtkopplers und Streifenleitungsrichtkoppler Expired - Lifetime EP1054467B1 (de)

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