ES2228885T3 - Interconexion vertical entre linea de transmision coaxial y rectangular coaxial mediante conductores centrales compresibles. - Google Patents
Interconexion vertical entre linea de transmision coaxial y rectangular coaxial mediante conductores centrales compresibles.Info
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Abstract
Una interconexión de RF entre una línea de transmisión coaxial que incluye un conductor central coaxial y una estructura dieléctrica con una configuración de sección transversal acoplada alrededor del conductor central coaxial, y un circuito de RF, tal como una línea de transmisión coaxial o una guía de ondas coplanaria conectada a tierra, separado verticalmente de la línea de transmisión coaxial por una distancia de separación, en donde la interconexión de RF comprende una estructura de conductor compresible que tiene una longitud sin comprimir que supera la distancia de separación; una estructura de manguito dieléctrico que rodea por lo menos una parte de la longitud sin comprimir de la estructura de conductor compresible teniendo dicha estructura de manguito, dieléctrico una configuración de sección transversal circular.
Description
Interconexión vertical entre línea de transmisión
coaxial y rectangular coaxial mediante conductores centrales
compresibles.
La presente invención se refiere a una
interconexión de radiofrecuencia (RF) entre una línea de
transmisión coaxial que incluye un conductor central coaxial y una
estructura dieléctrica con una configuración de sección transversal
acoplada alrededor del conductor central coaxial, y un circuito de
RF separado verticalmente de la línea de transmisión coaxial por una
distancia de separación, en donde la interconexión de RF comprende:
una estructura de conductor compresible que tiene una longitud sin
comprimir que supera la distancia de separación; una estructura de
manguito dieléctrico que rodea por lo menos una parte de la
longitud sin comprimir de la estructura de conductor compresible,
teniendo la estructura de manguito dieléctrico una configuración de
sección transversal circular, y en donde la estructura de
interconexión de RF está dispuesta entre la línea de transmisión
coaxial y el circuito de RF de tal manera que dicho conductor
compresible esté colocado a compresión entre el conductor central
coaxial y el circuito de RF.
Además, la presente invención se refiere a un
método para formar una interconexión de RF entre una línea de
transmisión coaxial que incluye un conductor central coaxial y una
estructura dieléctrica con una configuración de sección transversal
acoplada alrededor del conductor central coaxial, y un circuito de
RF separado verticalmente de la línea de transmisión coaxial por una
distancia de separación, comprendiendo el método: proporcionar una
estructura de conductor compresible que tiene una longitud sin
comprimir que supera la distancia de separación; la estructura de
conductor compresible dentro de una estructura de manguito
dieléctrico que rodea por lo menos una parte de la longitud sin
comprimir de la estructura de conductor compresible, teniendo la
estructura de manguito dieléctrico una configuración de sección
transversal circular; colocar la estructura de interconexión de RF
entre la línea de transmisión coaxial y el circuito de RF de tal
manera que el conductor compresible esté colocado a compresión
entre la línea de transmisión coaxial y el circuito de RF.
Dicha interconexión de RF y dicho método son
conocidos por el documento EP 901 181 A2.
Otro estado de la técnica es conocido por los
documentos US-A-5.668.509 y
US-A-5.552.752. Estos documentos
describen interconexiones verticales entre estructuras de líneas de
cintas planas y un conjunto apilado de circuitos híbridos de
microondas, o entre circuitos híbridos de microondas apilados y
conjuntos de placas de cableado impreso. La estructura de
interconexión vertical comprende un conductor central compresible
que está rodeado por un material dieléctrico y una lámina metálica
conductora exterior. Por lo tanto, ambos documentos describen
transiciones entre una estructura conectadora coaxial
tridimensional y estructuras de líneas de cintas bidimensionales
sobre sustratos dieléctricos.
En general, esta invención se refiere a
dispositivos de microondas y, más particularmente, a estructuras
para la interconexión entre líneas de transmisión de guías de ondas
coaxiales o coplanarias, y líneas de transmisión coaxiales
rectangulares.
Una técnica típica para proporcionar una
interconexión de RF vertical con una línea coaxial utiliza varillas
rígidas. Las interconexiones de varillas rígidas no permiten muchas
variaciones en las tolerancias mecánicas. Como las varillas rígidas
dependen de soldaduras o resinas epoxídicas para mantener la
continuidad eléctrica, se requiere una instalación visual, lo que da
lugar a más variabilidad y menos uniformidad de
Parámetros-S.
Algunas estructuras de interconexión emplean
estructuras de varillas/conectadores. Estas interconexiones de
varillas/conectadores emplean usualmente receptáculos que son mucho
mayores que las varillas que alojan. Esta diferencia de tamaños
puede inducir potencia de RF reflejada en algunas disposiciones de
empaquetamiento. Para las interconexiones a líneas de transmisión
coaxiales rectangulares, líneas de cintas o líneas de transmisión
similares, se tendría que soldar una varilla sobre la superficie
del circuito, originando más tiempo de montaje y reparación.
Un objetivo de la presente invención es
proporcionar una interconexión de RF directa mejorada, entre una
línea de transmisión coaxial y un circuito de RF, usando una
estructura de conductor compresible rodeada por una estructura de
manguito dieléctrico, que permita conectar la estructura de
conductor compresible y la línea de transmisión coaxial.
Otro objetivo de la presente invención es
proporcionar un método para formar dicha interconexión de RF.
Estos objetivos se alcanzan mediante una
interconexión de RF como la mencionada al principio, en la que la
estructura dieléctrica de la línea de transmisión coaxial tiene una
sección transversal rectangular, y la estructura dieléctrica de la
así formada línea de transmisión coaxial rectangular ha sido
rebajada para formar una región rebajada en la cual está montada la
estructura de manguito dieléctrico.
Estos objetivos se alcanzan también mediante un
método como el mencionado al principio, en el que la estructura
dieléctrica de la línea de transmisión coaxial tiene una sección
transversal rectangular y está rebajada para formar una región
rebajada en la cual se monta la estructura de manguito
dieléctrico.
La transición de línea coaxial o línea de
transmisión de guía de ondas coplanaria a línea de transmisión
coaxial rectangular se efectúa con un conductor central
compresible. El conductor central compresible está capturado dentro
de un dieléctrico tal como REXOLITE™, TEFLON™, TPX™, y permite una
interconexión vertical robusta sin soldaduras. En una realización
ejemplar, el conductor central es un alambre metálico (usualmente
tungsteno o cobre-berilio) delgado, dorado, que
está arrollado en forma de un cilindro de malla de alambre
trenzado. El conductor central compresible está capturado dentro del
dieléctrico de tal manera que forme una línea de transmisión
coaxial.
La compresibilidad del conductor central permite
interconexiones verticales invisibles en líneas de transmisión
coaxiales rectangulares, a la vez que mantiene una buena conexión
de RF de banda ancha. El conductor central compresible mantiene
también un buen contacto físico sin el uso de soldaduras o resinas
epoxídicas conductoras. La interconexión de RF se puede aplicar a
cualquier lado de la placa de circuito.
Éstas y otras características y ventajas de la
presente invención serán más evidentes con la siguiente descripción
detallada de una realización ejemplar de la misma, como se ilustra
en los diseños adjuntos, en los cuales:
La Figura 1 es un diagrama en corte transversal
lateral, que no está a escala, de una realización de la invención
para una interconexión entre una línea de transmisión coaxial
rectangular y un circuito de guía de ondas coplanaria conectada a
tierra (GCPW = Grounded CoPlanar Waveguide).
La Figura 2 es una vista en perspectiva de la
línea de transmisión rectangular y la interconexión de RF de la
Figura 1, sin el alojamiento conductor exterior.
La Figura 3 es una vista en perspectiva de la
línea de transmisión rectangular de la Figura 1, sin el alojamiento
conductor exterior.
La Figura 4A es una vista desde arriba, que no
está a escala, del sustrato de GCPW de la Figura 3; la Figura 4B es
una vista desde abajo, que no está a escala, del sustrato de GCPW;
y la Figura 4C es una vista en corte transversal, que no está a
escala, tomada a lo largo de la línea 4C-4C de la
Figura 4A.
La Figura 5 es una vista en corte transversal
lateral, que ilustra una realización alternativa que proporciona
una interconexión entre una línea coaxial rectangular y una línea
coaxial transversal.
Las Figuras 6A-6C ilustran tres
realizaciones de la estructura de conductor compresible de una
interconexión de RF según la invención.
Según aspectos de la invención, una interconexión
vertical entre una línea de transmisión coaxial rectangular o
"squarax", y una línea de transmisión de guía de ondas coaxial
o coplanaria, se efectúa mediante un conductor central compresible.
En las Figuras 1-3 se ilustra una realización
ejemplar de la interconexión vertical en un circuito de RF 100 para
interconectar a una línea de transmisión de guía de ondas
coplanaria conectada a tierra (GCPW). Una línea de transmisión
rectangular o "squarax" es esencialmente una línea de
transmisión coaxial, pero con un dieléctrico de forma rectangular o
cuadrada en lugar de una configuración de sección transversal
circular. Por tanto, la línea de transmisión coaxial (en lo
sucesivo: línea de transmisión rectangular) 120 incluye un conductor
central coaxial (en lo sucesivo: conductor central) 122 que tiene
una sección transversal circular, y una estructura dieléctrica (en
lo sucesivo: un manguito dieléctrico exterior) 124 fabricado con
una sección transversal cuadrada o rectilínea. En esta realización
ejemplar, el conductor central tiene un diámetro de 1,0 mm (0,040
pulgadas), y el manguito dieléctrico exterior tiene una anchura de
3,0 mm (0,120 pulgadas) y una altura de 1,5 mm (0,060
pulgadas).
El circuito 100 incluye una estructura de
alojamiento conductor que comprende una placa metálica superior 102
y una placa metálica inferior 104. Las placas superior e inferior
forman las paredes de la línea coaxial rectangular 120, que hacen
contacto con el manguito dieléctrico exterior 124. Un conectador
coaxial 106 está unido a la línea de transmisión rectangular 120 y a
la estructura de alojamiento.
El circuito GCPW 130 incluye un sustrato
dieléctrico 132 que tiene diseños conductores formados tanto en la
superficie superior 132A como en la superficie inferior 132B. En
esta realización ejemplar, el sustrato está hecho de nitruro de
aluminio. El diseño conductor superior se muestra en la Figura 4A, e
incluye una pista conductora central 134 y un plano de tierra
conductor superior 136, estando separada la pista central por una
región abierta o vacía 138 sin capa conductora. El diseño conductor
inferior se ilustra en la Figura 4B, e incluye el plano de tierra
conductor inferior 140 y el área metálica circular 142 separada por
la región vacía 144. Los planos de tierra conductores, superior e
inferior 136 y 140, están conectados eléctricamente entre sí por
taladros pasantes metalizados o vías 146.
La interconexión vertical de RF 150 entre la
línea coaxial rectangular 120 y la línea GCPW 130 comprende un
conductor central compresible 152. En esta realización ejemplar, el
conductor central compresible está hecho de un alambre metálico
(usualmente tungsteno o cobre-berilio) delgado,
dorado, que está arrollado en forma de un cilindro de malla de
alambre trenzado. El cilindro de malla de alambre está capturado
dentro de un cuerpo dieléctrico 154 de tal manera que forme una
línea de transmisión coaxial de 50 ohmios.
En esta realización ejemplar, el conductor
central compresible 152 tiene un diámetro exterior de 1,0 mm (0,040
pulgadas). El dieléctrico 154 está hecho de
TEFLON™, un material moldeable con una constante dieléctrica de 2,1. El dieléctrico 154 tiene un diámetro interior de 1,0 mm (0,040 pulgadas) y un diámetro exterior de 3,0 mm (0,120 pulgadas). El conductor central compresible está insertado en el manguito dieléctrico 154, formado una línea de transmisión coaxial de 50 ohmios. El manguito dieléctrico 154 está capturado dentro de la estructura metálica de alojamiento que proporciona, también, la tierra exterior para la línea de transmisión coaxial rectangular y la línea de transmisión coaxial de interconexión vertical.
TEFLON™, un material moldeable con una constante dieléctrica de 2,1. El dieléctrico 154 tiene un diámetro interior de 1,0 mm (0,040 pulgadas) y un diámetro exterior de 3,0 mm (0,120 pulgadas). El conductor central compresible está insertado en el manguito dieléctrico 154, formado una línea de transmisión coaxial de 50 ohmios. El manguito dieléctrico 154 está capturado dentro de la estructura metálica de alojamiento que proporciona, también, la tierra exterior para la línea de transmisión coaxial rectangular y la línea de transmisión coaxial de interconexión vertical.
Cuando el manguito dieléctrico 154 se inserta en
la estructura de alojamiento, hace contacto físico con la
superficie de la línea de transmisión rectangular. El extremo
inferior del conductor central compresible 152 hace contacto
eléctrico con el conductor central 122 de la línea coaxial
rectangular. Para maximizar la cantidad de contacto entre el
conductor central compresible 152 y la varilla 122, la varilla
conductora central 122 y el manguito dieléctrico 122 se han tallado
en forma plana en el lugar de la superficie de contacto con la
interconexión vertical, como se muestra en la Figura 3.
El extremo superior del conductor central
compresible 152 hace contacto con una esfera conductora 148 unida
al área metálica 142 de la línea GCPW 130, donde la señal de RF
efectúa la transición de una estructura coaxial a un circuito de
guía de ondas coplanaria. La esfera 148 asegura una buena compresión
del conductor 152. El circuito de guía de ondas coplanaria puede
terminar en un conectador o ser conectado a otros circuitos.
La Figura 5 ilustra una realización alternativa
de la invención, en la que un circuito de RF 180 proporciona una
interconexión 150 entre una línea coaxial rectangular y una línea
coaxial transversal. Como en la realización de las Figuras
1-4, la línea de transmisión rectangular 120 incluye
un conductor central 122 que tiene una sección transversal
circular, y un manguito dieléctrico exterior 124 fabricado con una
sección transversal cuadrada o rectilínea. El circuito 180 incluye
una estructura de alojamiento conductor que comprende placas
metálicas superiores 184, 186 y una placa metálica inferior 182.
Las placas superiores e inferior forman las paredes de la línea
coaxial rectangular 120, que hacen contacto con el manguito
dieléctrico exterior 124. Un conectador coaxial 106 está unido a la
línea de transmisión rectangular 120 y a la estructura de
alojamiento.
Un circuito de RF, tal como un conectador coaxial
vertical 190, con conductor central 192, está situado para la
entrada de un conductor central de circuito (en lo sucesivo:
varilla o conductor central coaxial vertical) 192, a través de la
abertura formada en las placas superiores 184, 186. La
interconexión vertical de RF 150 entre la línea coaxial rectangular
120 y el conectador coaxial 190 comprende el conductor central
compresible 152. En esta realización ejemplar, el conductor central
compresible está hecho de un alambre metálico (usualmente tungsteno
o cobre-berilio) delgado, dorado, que está
arrollado en forma de un cilindro de malla de alambre trenzado. El
cilindro de malla de alambre está capturado dentro del cuerpo
dieléctrico 154 de tal manera que forme una línea de transmisión
coaxial de 50 ohmios. La varilla 192 del conectador coaxial
vertical tiene el mismo diámetro que el diámetro del conductor
central compresible 152 para mantener la impedancia de 50 ohmios
cuando hace contacto con la interconexión vertical. Cuando la
varilla 192 se inserta en el manguito dieléctrico 154 de la
interconexión vertical, la varilla 192 hace contacto eléctrico con
la parte superior del conductor central compresible 152, mientras
que el extremo inferior del conductor 152 es empujado hacia abajo
para establecer conexión eléctrica con el conductor central 122 de
la línea coaxial rectangular. El conductor 152 es comprimido para
adaptarse a las variaciones físicas de longitudes del conductor
central.
En las Figuras 6A-6C se muestran
tres tipos alternativos de conductores centrales compresibles
adecuados para ser usados en circuitos de interconexión que
realizan la invención. La Figura 6A muestra un mazo 200 de alambres
compresibles, dentro de un manguito dieléctrico 202, y es la
realización de conductor central compresible ilustrado en las
realizaciones de las Figuras 1-5. La Figura 6B
muestra una estructura de fuelle 210 formado por galvanoplastia,
dentro de un manguito dieléctrico 212; el fuelle es compresible. La
Figura 6C muestra una estructura "pogo pin" (contacto de punta
retráctil) 200 cargada por resorte, dentro un manguito dieléctrico
222, la punta 220A está empujada por resorte hasta la posición
extendida mostrada, pero se retraerá al aplicar una fuerza de
compresión.
Claims (12)
1. Una interconexión de RF (150) entre una línea
de transmisión coaxial (120) que incluye un conductor central
coaxial (122) y una estructura dieléctrica (124) con una
configuración de sección transversal acoplada alrededor del
conductor central coaxial (122), y un circuito de RF (130; 190), tal
como una línea de transmisión coaxial o una guía de ondas
coplanaria conectada a tierra, separado verticalmente de la línea
de transmisión coaxial (120) por una distancia de separación, en
donde la interconexión de RF (150) comprende:
una estructura de conductor compresible (152;
200; 210; 220) que tiene una longitud sin comprimir que supera la
distancia de separación;
una estructura de manguito dieléctrico (154; 202;
212; 222) que rodea por lo menos una parte de la longitud sin
comprimir de la estructura de conductor compresible (152; 200; 210;
220), teniendo dicha estructura de manguito dieléctrico una
configuración de sección transversal circular,
y en donde dicha estructura de interconexión de
RF (150) está dispuesta entre dicha línea de transmisión coaxial
(120) y dicho circuito de RF (130; 190) de tal manera que dicho
conductor compresible (152; 200; 210; 220) esté colocado a
compresión entre dicho conductor central coaxial (122) y dicho
circuito de RF (130: 190);
caracterizada porque dicha estructura
dieléctrica (124) tiene una sección transversal rectangular, y la
estructura dieléctrica (124) de la línea de transmisión coaxial
rectangular (120) ha sido rebajada para formar una región rebajada
en la cual está montada dicha estructura de manguito dieléctrico
(154; 202; 212;
222).
222).
2. La interconexión de RF de la reivindicación 1,
caracterizada porque dicho circuito de RF es una línea de
transmisión coaxial (190) que incluye un conductor central (192) de
circuito, extendiéndose dicho conductor central (192) de circuito
transversal a dicho conductor central coaxial (122) de la línea de
transmisión coaxial rectangular (120), estando dicho conductor
compresible (152; 200; 210; 220) a compresión entre dicho conductor
central (192) de circuito y dicho conductor central coaxial
(122).
3. La interconexión de RF de la reivindicación 1,
caracterizada porque dicho circuito de RF es un circuito
(130) de guía de ondas coplanaria conectada a tierra (GCPW =
Grounded CoPlanar Waveguide) que incluye un sustrato dieléctrico
(132) de GCPW con una primera superficie (132A) que tiene una pista
central conductora (134) y un diseño conductor a tierra (136)
formado en la misma, estando dicho conductor compresible (152; 200;
210; 220) a compresión entre dicho sustrato (132) de GCPW y dicho
conductor central coaxial (122).
4. La interconexión de RF de la reivindicación 3,
caracterizada porque dicho sustrato (132) de GCPW es paralelo
al conductor central coaxial
(122).
(122).
5. La interconexión de RF de cualquier
reivindicación precedente, caracterizada porque un primer
extremo de la estructura de conductor compresible (152; 200; 210;
220) está en contacto con dicho circuito de RF (130; 190) en una
primera área de contacto, un segundo extremo de la estructura de
conductor compresible (152; 200; 210; 220) está en contacto con la
línea de transmisión coaxial rectangular (120) en una segunda área
de contacto, y en la que la primera y la segunda áreas de contacto
están libres de cualquier material permanente de soldadura o
resina
epoxídica.
epoxídica.
6. La interconexión de RF de cualquier
reivindicación precedente, caracterizada porque el conductor
central coaxial (122) tiene un área plana formada en él, en un
punto de contacto con el conductor compresible (152; 200; 210;
220).
7. La interconexión de RF de cualquier
reivindicación precedente, caracterizada porque el conductor
compresible (152; 200; 210; 220) es transversal al conductor
central coaxial rectangular (122).
8. La interconexión de RF de cualquier
reivindicación precedente, caracterizada porque la
estructura de conductor compresible (152; 200) incluye un mazo
densamente apretado de alambres delgados conductores (200).
9. La interconexión de RF de cualquiera de las
reivindicaciones 1-7, caracterizada porque
la estructura de conductor compresible (152; 210) incluye una
estructura de fuelle compresible (210).
10. La interconexión de RF de cualquiera de las
reivindicaciones 1-9, caracterizada porque la
estructura de conductor compresible (152; 220) incluye una
estructura de sonda retráctil (220) cargada por resorte.
11. Un método para formar una interconexión de RF
(150) entre una línea de transmisión coaxial (120) que incluye un
conductor central coaxial (122) y una estructura dieléctrica (124)
con una configuración de sección transversal acoplada alrededor del
conductor central coaxial (122), y un circuito de RF (130; 190),
tal como una línea de transmisión coaxial o una guía de ondas
coplanaria conectada a tierra, separado verticalmente de la línea de
transmisión coaxial (120) por una distancia de separación,
comprendiendo el método:
proporcionar una estructura de conductor
compresible (152; 200; 210; 220) que tiene una longitud sin
comprimir que supera la distancia de separación, estando la
estructura de conductor compresible (152; 200; 210; 220) dentro de
una estructura de manguito dieléctrico (154; 202; 212; 222) que
rodea por lo menos una parte de la longitud sin comprimir de la
estructura de conductor compresible (152; 200; 210; 220), teniendo
dicha estructura de manguito dieléctrico (154; 202; 212; 222) una
configuración de sección transversal circular,
colocar la estructura de interconexión de RF
(150) entre dicha línea de transmisión coaxial (120) y dicho
circuito de RF (130; 190) de tal manera que el conductor
compresible (152; 200; 210; 220) esté colocado a compresión entre la
línea de transmisión coaxial (120) y el circuito de RF (130;
190);
caracterizado porque dicha estructura
dieléctrica (124) de la línea de transmisión coaxial (120) tiene
una sección transversal rectangular, y está rebajada para formar
una región rebajada en la cual se monta dicha estructura de
manguito dieléctrico (154; 202; 212; 222).
12. El método de la reivindicación 11, en el que
un primer extremo de la estructura de conductor compresible (152;
200; 210; 220) está en contacto con dicho circuito de RF (130; 190)
en una primera área de contacto después de dicha colocación, un
segundo extremo de la estructura de conductor compresible (152;
200; 210; 220) está en contacto con la línea de transmisión coaxial
rectangular (120) en una segunda área de contacto después de dicha
colocación, y en el que la primera y la segunda áreas de contacto
están libres de cualquier material permanente de soldadura o resina
epoxídica.
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