EP1702386A1 - Richtkoppler in streifenleitertechnik mit breitem koppelspalt - Google Patents

Richtkoppler in streifenleitertechnik mit breitem koppelspalt

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EP1702386A1
EP1702386A1 EP04804750A EP04804750A EP1702386A1 EP 1702386 A1 EP1702386 A1 EP 1702386A1 EP 04804750 A EP04804750 A EP 04804750A EP 04804750 A EP04804750 A EP 04804750A EP 1702386 A1 EP1702386 A1 EP 1702386A1
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coupling
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    • H01P5/12—Coupling devices having more than two ports
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    • 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
    • H01P5/187—Broadside coupled lines

Definitions

  • the invention relates to a directional coupler in streak dither technology according to the preamble of independent claim 1.
  • Directional couplers are circuit elements of radio frequency (HLF) or antenna technology and are used for asymmetrical power distribution, for example in the size of -12 dB, in a desired frequency range.
  • HLF radio frequency
  • directional couplers have a short line section whose wave impedance corresponds to that of the line used. As a result, a certain voltage is only coupled out of the incoming or outgoing wave.
  • a directional coupler affected here for example, emerges from an article published on December 5, 2003 with the title, TLF-Passive Components "by Prof. DU Gysel, ZHW, Department of Technology, Computer Science and Natural Sciences, Elel Rotechnik and Signal Processing, High Frequency Technology, Zurich, and is shown schematically in FIG. 1, which is described in detail below.
  • directional couplers are designed with four gates and have two reception gates (input gates) and two transmission gates (output gates). The two reception gates must be decoupled from one another as much as possible.
  • Those affected here Directional couplers manufactured by Streiferdeitertechnik are manufactured using conventional circuit board technology. Substrates with a relatively low dielectric constant and coupling gaps between the two conductors with a very small gap width in the range of approximately 100 ⁇ m are used in order to achieve the desired high coupling values of over 15 dB, such as 12 dB.
  • the directional coupler according to the invention is characterized in particular by a multilayer structure in which at least three metal layers and between these at least two dielectric insulation layers are arranged on a substrate, preferably on a printed circuit board.
  • the directional coupler layout itself can correspond to the layouts known in the prior art.
  • the ground layer does not correspond to a metal layer arranged directly under the it structure of the directional coupler, but only to a subsequent metal layer.
  • An insulated and specially shaped conductor structure is created, and preferably etched, between the conductor structure and the ground layer on an intermediate metal layer. Because of this structure, very small capacitances connected in series are generated, which enable the required coupling and at the same time a very high electrical insulation between the metal layers mentioned.
  • This structure enables the production of a coupling gap that is 5 times larger than that of the structures known in the prior art.
  • the above-mentioned insulated and specially shaped conductor structure has the shape of a transverse "H". In principle, however, any other shape is also conceivable, for example the simplest shape, such as a rectangular rectangle.
  • additional structures or structural extensions are provided on the outer sides of the coupling conductors, preferably short trapezoidal structures.
  • the reflection properties of the coupling conductors are improved by means of small capacitive structures (“capacitance spots”) arranged in the corners of the connections.
  • Capacitance spots small capacitive structures arranged in the corners of the connections.
  • the overall slightly inductive impedance of the coupling conductors is compensated in such a way that a particularly good impedance matching is made possible at the connections ,
  • the directional coupler proposed according to the invention can be produced by means of conventional printed circuit board technology without any production restrictions, even under the usual etching tolerances.
  • the directional coupler has, in particular, a very large coupling value, which in the state of the art would only be achievable with considerably high manufacturing and cost expenditure.
  • the manufacturing spread of the directional coupler parameters is considerably less.
  • the use of inexpensive substrates and inexpensive etching methods is made possible in the manufacture of the structures on which the directional coupler is based.
  • Figure 1 is a schematic diagram of a directional coupler in stripline technology according to the prior art.
  • FIG. 2 shows a plan view of a preferred embodiment of the directional coupler according to the invention using stripline technology
  • FIG. 3 shows a sectional view along the line A-A of the directional coupler shown in FIG.
  • the directional coupler 10 shown schematically in an oblique top view in FIG. 1 represents a parallel line coupler in a strip line design, i.e. the electrical conductors are formed as thin metallization strips on a substrate 15.
  • the substrate 15 is made from an ordinary printed circuit board.
  • the actual coupler consists of two coupling conductors 20, which run parallel over a length ⁇ / 4. Since the coupling between the two coupling conductors 20 naturally increases with a decreasing (lateral) distance between the two conductors, the distance d 'must be as small as possible in order to achieve sufficient coupling.
  • Such a directional coupler 10 represents a passive four-port, which has the property that an input signal at one of the four ports 1 - 4 is only ever passed on to two of the three remaining ports. If the directional coupler shown in FIG. 1 is fed with an incident wave at gate 1, waves emerge at gates 2 and 4, but ideally not at gate 3. That is, gate 3 is decoupled from gate 1. If one follows the distribution of all possible incident waves, it follows that the door pairs 1 and 3 and 2 and 4 are always decoupled from one another, i.e. There is no energy exchange between them, provided all gates are terminated with their respective wave resistance. It should be noted that in the case of an ideally assumed directional coupler, gates 1 and 4 as well as 2 and 3 are decoupled, i.e. there is no crosstalk between them.
  • the preferred embodiment shown in FIG. 2 in a top view of the directional coupler constructed according to the invention consists of a printed circuit board 100, which has several metal layers. These metal layers comprise an uppermost metal layer in the form of copper strips (, TOP-Cu ') 105, 110, by which the two coupling conductors 105, 110 required for the directional coupler are formed. The lateral distance between the coupling conductors 105, 110 is again marked with 'd'. Below the uppermost metal layer 105, 110 and galvanically separated from it by an insulation layer (not shown here) (see FIG.
  • middle metal layer ('Mid-1-Cu') 115 which is also formed from copper strips and which in the present exemplary embodiment has the The two copper layers 105-115 are shown in different stripes for better differentiation.
  • middle metal layer 115 there is one not shown here (see FIG. 3), again from the middle metal layer 115 through one here Isolation layer, not shown, galvanically isolated copper ground layer ('Mid-2-Cu') 220 lying at ground potential.
  • the three metal layers mentioned are each galvanically separated from one another by dielectric insulation layers, not shown here, which are produced from glass fiber epoxy substrate material used in printed circuit board technology.
  • the metal and insulation layers shown are formed in the preferred embodiment in the form of a conventional printed circuit board produced in a known etching technique.
  • the coupling conductors shown in FIG. 2 have trapezoidal extension surfaces 120, which are arranged approximately in the center along the coupling conductors and extend outward, on the basis of which the coupling effect is further enhanced.
  • capacitive structures (“capacitance spots”) 125 are arranged, by means of which the reflection properties of the coupling conductors 105, 110 are improved.
  • capacitive structures the 90 ° inner corners with the triangular shapes 125 shown are inclined
  • other shapes are also possible, which produce a correspondingly small increase in area, for example a square shape, with which, however, a small additional corner is then created. All in all, the measures mentioned make the overall slightly inductive impedance of the coupling conductors so compensates that a very good impedance matching is made possible at the gate connections.
  • a further embodiment of the directional coupler according to the invention results from exchanging the top 105, 110 and middle metal layer 115 described above. The described mode of operation itself is not affected.
  • the side sectional view shown in FIG. 3 corresponds to a section of the structure shown in FIG. 2 along the line 'A-A' shown there. 3 shows the spatial arrangement of the three metal layers 200, 210, 220 even more clearly.
  • the corresponding layer thicknesses of the metal layers 200, 210, 220 can also be seen from this.
  • the dashed areas 105, 110 correspond to the two coupling conductors marked with the same reference numerals in FIG. 2, and the two dashed areas 115 correspond to the H'-shaped intermediate layer also shown in FIG. 2.
  • the insulation layers 205, 215, 225 arranged between the metal layers 200, 210, 220 are also shown in FIG. 3.
  • the uppermost metal layer 200 essentially serves as the component side, i.e. for connecting the directional coupler structure shown with further RF components in the field of antenna technology, whereas an additional fourth lowest metal layer 230 is used to connect the directional coupler structure shown with an antenna arranged outside (not shown here).
  • regions in which a conductor layer is etched off due to the known Multilayer technology are filled with dielectric material when pressed together at elevated temperature.
  • a directional coupler of 11 dB actually manufactured according to the structure described above had a coupling gap nominal value of 380 ⁇ m. Etching tolerances down to +/- 40 ⁇ m were completely harmless for the proper functioning of the respective directional coupler. With this specification, conventional couplers would only have a coupling value of about 20 dB or they would require a small coupling gap of 80 ⁇ m that cannot be manufactured using printed circuit board technology.
  • the above-described directional coupler structure according to the invention is preferably provided in the frequency range up to a few GHz and for use on printed circuit boards.
  • the structures described above can in principle be used with all of the above-mentioned devices, even with special HF substrates at higher frequencies, for example in the 77 GHz which is widely used in automotive technology.
  • An integrated use of the structures in HF ICs at even higher frequencies can also be implemented.

Landscapes

  • Waveguides (AREA)
  • Structure Of Printed Boards (AREA)

Abstract

Der offenbarte Richtkoppler in Streifenleitertechnik mit zwei gegenüber einer auf Massepotential liegenden Masselage galvanisch getrennten Koppelleitern, weist insbesondere eine mehrlagige Leiterstruktur auf mit wenigstens drei, durch wenigstens zwei dielektrische Isolalationslagen getrennten Metallagen, wobei eine erste Metallage den Koppelleiter bildet und wobei eine zweite der wenigstens drei Metallagen eine von den wenigstens beiden anderen Metallagen galvanisch getrennte Leiterstruktur aufweist, mittels der in Reihe geschaltete und sehr kleine Kapazitäten zwischen den wenigstens drei Metallagen gebildet werden.

Description

Richtkoppler in Streifenleitertechnik mit breitem Koppelspalt
Stand der Technik
Die Erfindung betriffl einen Richtkoppler in Streiferdeitertechnik gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.
Richtkoppler sind Schaltungselemente der Hochfrequerκ-(HLF-) bzw. Antennentechnik und werden zur unsymmetrischen Leistungsaufteilung, bspw. in der Größe von —12 dB, in einem gewünschten Frequenzbereich eingesetzt. Richtkoppler weisen prinzipiell einen kurzen Leitungsabschnitt auf, dessen Wellenwiderstand dem der verwendeten Leitung entspricht. Dadurch wird nur aus der hinlaufenden oder aus der rücklaufenden Welle eine bestimmte Spannung ausgekoppelt.
Ein hier betroffener Richtkoppler geht bspw. aus einem am 5.12.2003 erschienenen Artikel mit dem Titel , TLF-Passive Komponenten" von Prof. D. U. Gysel, ZHW, Departement Technik, Informatik und Naturwissenschaften, Elel rotechnik und Signalverarbeitung, Hochfrequenztechnik, Zürich, hervor und ist in der nachfolgend noch im Detail beschriebenen Fig. 1 schematisch wiedergegeben.
Wie aus der Fig. 1 zu ersehen, sind Richtkoppler viertorig ausgebildet und weisen zwei Empfangstore (Eingangstore) und zwei Sendetore (Ausgangstore) auf. Die beiden Empfangstore müssen zueinander möglichst stark entkoppelt sein. Die hier betroffenen in Streiferdeitertechnik hergestellten Richtkoppler werden mittels herkömmlicher Leiterplattentechnik hergestellt. Dabei werden Substrate mit relativ niedriger Dielektrizitätskonstante sowie Koppelspalte zwischen den beiden Leitern mit sehr geringer Spaltbreite im Bereich von etwa 100 μm verwendet, um die gewünschten hohen Kopplungswerte von über 15 dB, wie bspw. 12 dB, zu erreichen. So erhält man für einen 12 dB- Koppler bei 2,5 GHz auf einem Leitersubstrat der Dicke 300 μm und der relativen Die- lektrizitätszahl von 4,4 eine für die genannte Kopplungsstärke erforderliche Koppelspaltbreite von nur ca. 80 μm. Ein solch geringer Leiterabstand läßt sich in der heutigen Lei- teφlattentechnik nur mit sehr hohem Feru'gungs- und Kostenaufwand bei gleichzeitig hoher Ausschußrate herstellen.
Es besteht daher ein erheblicher Bedarf, Richtkoppler der hier betroffenen Art mit herkömmlicher Leiteφlattentechnik mit minimalen Leiterbreiten und lateralen Leiterabständen im Bereich von 150 μm bei Ätztoleranzen bis +/- 20 μm fertigungsgerecht realisieren zu können.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Richtkoppler ist insbesondere durch einen mehrlagigen Aufbau gekennzeichnet, bei dem wenigstens drei Metallagen und zwischen diesen wenigstens zwei dielektrische Isolationslagen auf einem Substrat, bevorzugt auf einer bedruckten Leiterplatte, angeordnet sind. Das Richtkopplerlayout an sich kann dabei den im Stand der Technik bekannten Layouts entsprechen.
Im Gegensatz zum Stand der Technik entspricht die Masselage nicht einer direkt unter der I^iterstruktur des Richtkopplers angeordneten Metallage, sondern erst einer darauf folgenden Metallage. Zwischen der Leiterstruktur und der Masselage wird auf einer dazwischen angeordneten Metallage eine isolierte und besonders geformte Leiterstruktur erstellt, und zwar bevorzugt eingeätzt. Aufgrund dieser Struktur werden in Reihe geschaltete sehr kleine Kapazitäten erzeugt, welche die erforderliche Kopplung und gleichzeitig eine sehr hohe elektrische Isolation zwischen den genannten Metallagen ermöglichen. Diese Struktur ermöglicht die Herstellung eines um den Faktor 5 größeren Koppelspalts als bei den im Stand der Technik bekannten Strukturen. In bevorzugter Ausgestaltung besitzt die genannte isolierte und besonders geformte Leiterstruktur die Form eines quer liegenden „H". Prinzipiell sind jedoch auch beliebig andere Formen denkbar, als einfachste Form bspw. ein ebenfalls quer liegendes Rechteck.
In weiterer Ausgestaltung sind an den Außenseiten der Koppelleiter zusätzliche Strukturen oder Strukturerweiterungen vorgesehen, und zwar bevorzugt kurze trapezartige Strukturen.
In noch weiterer Ausgestaltung werden die Reflexionseigenschaften der Koppelleiter mittels kleiner in den Ecken der Anschlüsse angeordneter kapazitiver Strukturen („Kapazitätsflecken") verbessert. Damit wird die in der Summe leicht induktive Impedanz der Koppelleiter so kompensiert, daß an den Anschlüssen eine besonders gute Impedanzanpassung ermöglicht wird.
Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Richtkoppler läßt sich mittels herkömmlicher Lei- terplattentechnik ohne irgendeine Fertigungsbeschränkung, auch unter üblichen Ätztoleranzen, herstellen. Der Richtkoppler weist insbesondere einen sehr großen Kopplungswert auf, der im Stand der Technik nur mit erheblich hohem Fertigungs- und Kostenaufwand realisierbar wäre. Darüber hinaus wird die Fertigungsstreuung der Richtkopplerpa- rameter, wie insbesondere der HF-bezogenen Parameter, dank der Erfindung wesentlich geringer. Des weiteren wird die Verwendung kostengünstiger Substrate sowie kostengünstiger Ätzverfahren bei der Herstellung der dem Richtkoppler zugrunde liegenden Strukturen ermöglicht.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend, unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, anhand von Ausführungsbeispielen eingehender beschrieben, aus denen weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung hervorgehen.
Im Einzelnen zeigen Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Richtkopplers in Streifenleitertechnik gemäß dem Stand der Technik;
Fig.2 eine Draufsicht einer bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Richtkopplers in Streifenleitertechnik; und
Fig.3 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A des in der Fig.2 gezeigten Richtkopplers.
Der in der Fig. 1 schematisch in schräger Draufsicht gezeigte Richtkoppler 10 stellt einen Parallelleitungskoppler in Streifenleitungsausführung dar, d.h. die elektrischen Leiter sind als dünne Metallisierungsstreifen auf einem Substrat 15 ausgebildet. Das Substrat 15 ist vorliegend aus einer gewöhnlichen gedruckten Leiterplatte hergestellt. Der eigentüche Koppler besteht aus zwei Koppelleitern 20, welche über eine Länge λ/4 parallel verlaufen. Da die Kopplung zwischen den beiden Koppelleitern 20 naturgemäß mit abnehmendem (Lateral-)Abstand zwischen den beiden Leitern ansteigt, hat der Abstand ,d' zur Erreichung einer ausreichenden Kopplung möglichst gering zu sein.
Ein solcher Richtkoppler 10 stellt ein passives Viertor dar, welches die Eigenschaft hat, daß ein Eingangssignal an einem der vier Tore 1 - 4 immer nur an zwei der drei restlichen Tore weitergegeben wird. Speist man den in der Fig. 1 gezeigten Richtkoppler nämlich mit einer einfallenden Welle am Tor 1, so treten Wellen an den Toren 2 und 4 aus, idealerweise nicht jedoch am Tor 3. Das heißt, das Tor 3 ist vom Tor 1 entkoppelt. Verfolgt man die Aufteilung aller möglichen einfallenden Wellen, ergibt sich, daß immer die Torpaare 1 und 3 sowie 2 und 4 voneinander entkoppelt sind, d.h. zwischen diesen findet kein Energieaustausch statt, sofern alle Tore mit ihrem jeweiligen Wellenwiderstand ter- niiniert sind. Es ist anzumerken, daß bei einem ideal angenommenen Richtkoppler jeweils die Tore 1 und 4 sowie 2 und 3 entkoppelt sind, d.h. es findet zwischen diesen kein Nebensprechen statt.
Da im Meßzweig, d.h. in dem genannten Leitungsabschnitt λ 4 der beiden Koppelleiter, die durch kapazitive und durch induktive Kopplung hervorgerufenen Ströme gleichzeitig vorhanden sind, können sie sich in Abhängigkeit von ihrer Phasenlage, je nach Richtung des Stromes in dem einen Leiter, entweder addieren oder gegenseitig aufheben, was letztlich die genannte gerichtete Kopplung bewirkt.
Die in der Fig. 2 in Draufsicht gezeigte bevorzugte Ausfuhrungsform des erfindungsgemäß mehrlagig aufgebauten Richtkopplers besteht aus einer gedruckten Leiterplatte 100, welche mehrere Metallagen aufweist. Diese Metallagen umfassen eine oberste Metallage in Form von Kupferstreifen (,TOP-Cu') 105, 110, durch welche die beiden für den Richtkoppler erforderlichen Koppelleiter 105, 110 gebildet werden. Der laterale Abstand zwischen den Koppelleitern 105, 110 ist wiederum mit ,d' gekennzeichnet. Unterhalb der obersten Metallage 105, 110 und von dieser durch eine hier nicht gezeigte Isolationslage (siehe Fig. 3) galvanisch getrennt ist eine ebenfalls aus Kupferstreifen gebildete mittlere Metallage (,Mid-l-Cu') 115 angeordnet, welche in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Form eines quer liegenden , JI" hat. Zur besseren Unterscheidung sind die beiden Kupferlagen 105 - 115 unterschiedlich gestreift gezeichnet. Unterhalb dieser mittleren Metallage 115 befindet sich eine hier nicht gezeigte (siehe Fig. 3), wiederum von der mittleren Metallage 115 durch eine hier nicht gezeigte Isolationsschicht galvanisch getrennte, auf Massepotential liegende Kupfer-Masselage (,Mid-2-Cu') 220.
Wie bereits erwähnt, sind die genannten drei Metallagen jeweils durch hier nicht gezeigte dielektrische Isolationslagen galvanisch voneinander getrennt, welche aus in der Leiterplattentechnik verwendetem Glasfaser Epoxy-Substratmaterial hergestellt sind. Die gezeigten Metall- und Isolationslagen sind in der bevorzugten Ausführungsform in Form einer herkömmlichen in an sich bekannter Ätztechnik hergestellten gedruckten Leiterplatte ausgebildet.
Aufgrund der genannten „H"-Form der mittleren Metallage (,Mid-l-Cu ') 115 ergeben sich insgesamt mehrere in Reihe geschaltete, relativ kleine Kapazitäten zwischen den einzelnen Metallagen 105 - 115, 220, welche erst die erforderliche starke Kopplung und gleichzeitig sehr hohe dielektrische Isolation zwischen den genannten Metallagen ermöglichen. Insbesondere dadurch läßt sich bei gleicher Koppelstärke ein um den Faktor 5 größerer Koppelspalt in der genannten herkömmlichen Leiterplattenätztechnik realisieren. Die in der Fig. 2 gezeigten Koppelleiter weisen in der vorliegenden Ausführungsform entlang der Koppelleiter etwa mittig angeordnete, sich nach außen hin erstreckende trapezförmige Erweiterungsflächen 120 auf, aufgrund derer der Kopplungseffekt noch verstärkt wird. Zusätzlich sind in den Ecken der Tor-Anschlüsse 1 -4 kapazitive Strukturen („Kapazitätsflecken") 125 angeordnet, mittels derer die Reflexionseigenschaften der Koppelleiter 105, 110 verbessert werden. Bei diesen kapazitiven Strukturen werden die 90°-Ihnenecken mit den gezeigten Dreiecksformen 125 schräg aufgefüllt. Prinzipiell möglich sind allerdings auch andere Formen, welche eine entsprechend kleine Flächenvergrößerung erzeugen, bspw. eine quadratische Form, mit der dann allerdings ein kleines zusätzliches Eck erzeugt wird. Insgesamt wird durch die genannten Maßnahmen die in der Summe leicht induktive Impedanz der Koppelleiter so kompensiert, daß an den Tor- Anschlüssen eine sehr gute Impedanzanpassung ermöglicht wird.
Es ist anzumerken, daß sich eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Richtkopplers durch Tauschen der vorbeschriebenen obersten 105, 110 und mittleren Metallage 115 ergibt. Die beschriebene Funktionsweise an sich ist davon unberührt.
Die in der Fig. 3 gezeigte seitliche Schnittansicht entspricht einem Schnitt der in der Fig. 2 dargestellten Struktur entlang der dort eingezeichneten Linie ,A-A'. Aus der Fig. 3 geht die räumliche Anordnung der drei Metallagen 200, 210, 220 noch deutlicher hervor. Die entsprechenden Schichtdicken der Metallagen 200, 210, 220 sind daraus ebenfalls zu entnehmen. Die gestrichelten Bereiche 105, 110 entsprechen den in der Fig. 2 mit über- emstimmenden Bezugszeichen gekennzeichneten beiden Koppelleitern und die beiden gestrichelten Bereiche 115 der in Fig. 2 ebenfalls gezeigten ,H'-förmigen Zwischenlage. Auch sind die zwischen den Metallagen 200, 210, 220 angeordneten Isolationslagen 205, 215, 225 in der Fig. 3 eingezeichnet. Die oberste Metallage 200 dient im Wesentlichen als Bauelementeseite, d.h. zur Verbindung der gezeigten Richtkopplerstruktur mit weiteren HF-Bauelementen im Bereich der Antennentechnik, wohingegen eine zusätzliche vierte unterste Metallage 230 dazu dient, die gezeigte Richtkopplerstruktur mit einer außen angeordneten (hier nicht gezeigten) Antenne zu verbinden.
Bezüglich der Herstellung der in der Fig. 3 gezeigten Leiterplattenstruktur ist anzumerken, daß Bereiche, in denen eine Leiterlage abgeätzt wird, aufgrund der an sich bekannten Multilayertechnik beim Zusammenpressen unter erhöhter Temperatur mit dielektrischem Material gefüllt sind.
Ein gemäß der vorbeschriebenen Struktur tatsächlich gefertigter Richtkoppler von 11 dB wies einen Koppelspaltnennwert von 380 μm auf. Dabei waren Ätztoleranzen bis hin zu +/- 40 μm für das einwandfreie Funktionieren des jeweiligen Richtkopplers völlig unschädlich. Herkömmliche Koppler hätten mit dieser Spezifikation lediglich einen Koppelwert von etwa 20 dB oder sie würden einen in Leiterplattentechnik nicht fertigbaren kleinen Koppelspalt von 80 μm erfordern.
Die vorbeschriebene erfindungsgemäße Richtkoppler-Struktur ist bevorzugt im Frequenzbereich bis einige GHz und für den Einsatz auf Leiterplatten vorgesehen. Allerdings sind die vorbeschriebenen Strukturen prinzipiell mit allen genannten Vorteüen auch bei speziellen HF-Substraten bei höheren Frequenzen, bspw. im bei in der Automobiltechnik vielfach verwendeten 77 GHz einsetzbar. Ebenso realisierbar ist ein integrierter Einsatz der Strukturen bei HF-ICs bei noch höheren Frequenzen (122 GHz, 150 GHz).

Claims

Patentansprüche
1. Richtkoppler in Streifenleitertechnik mit zwei gegenüber einer auf Massepotential liegenden Masselage galvanisch getrennten Koppelleitern, welche an ihren Enden jeweils einen Tor-Anschluß aufweisen, gekennzeichnet durch eine mehrlagige I^iterstruktur mit wenigstens drei, durch wenigstens zwei dielektrische Isolalationslagen getrennten Metallagen, wobei eine erste Metallage den Koppelleiter bildet und wobei eine zweite der wenigstens drei Metallagen eine von den wenigstens zwei weiteren Metallagen galvanisch getrennte Leiterstruktur aufweist, mittels der in Reihe geschaltete kleine Kapazitäten zwischen den wenigstens drei Metallagen gebildet werden.
2. Richtkoppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mehrlagige Lei- terstπύ tur in Form eines mehrlagigen dielektrischen Substrats ausgebildet ist.
3. Richtkoppler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von wenigstens drei Metallagen mittels der wenigstens zwei Isolationslagen galvanisch getrennte Leiterstruktur räumlich zwischen den wenigstens drei Metallagen angeordnet ist.
4. Richtkoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Masselage von der Metallage des Koppelleiters durch wenigstens eine weitere Metallage getrennt ist.
5. Richtkoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von den wenigstens drei Metallagen galvanisch getrennte Leiterstruktur lateral die Form eines in Richtung der beiden Koppelleiter quer liegenden , ,H" oder eines in Richtung der Koppelleiter quer liegenden Rechtecks aufweist.
6. Richtkoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Koppelleitern zusätzliche Leiterstrukturen, insbesondere kleine trapezartige Strukturen, angeordnet sind.
7. Richtkoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ecken der Tor-Anschlüsse der beiden Koppelleiter kapazitive Strukturen zur Impedanzanpassung angeordnet sind.
8. Richtkoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die 90°-lhnenecken der Tor-Anschlüsse der beiden Koppelleiter so ausgestaltet sind, daß sich eine geringe Flächenvergrößerung ergibt.
9. Richtkoppler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenvergrößerung der Tor-Anschlüsse der beiden Koppelleiter durch eine schräge Dreiecksform oder eine quadratische Form gebildet ist.
10. Richtkoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens drei Metallagen aus Kupfer und die wenigstens zwei Isolationslagen aus einer Glasfaser/Epoxy- Verbindung hergestellt sind.
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