SE500982C2 - Microwave circuit with impedance interface interface - Google Patents

Microwave circuit with impedance interface interface

Info

Publication number
SE500982C2
SE500982C2 SE9303142A SE9303142A SE500982C2 SE 500982 C2 SE500982 C2 SE 500982C2 SE 9303142 A SE9303142 A SE 9303142A SE 9303142 A SE9303142 A SE 9303142A SE 500982 C2 SE500982 C2 SE 500982C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
microwave circuit
pattern
conductor
ground plane
circuit according
Prior art date
Application number
SE9303142A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE9303142L (en
SE9303142D0 (en
Inventor
Lars Persson
Original Assignee
Sivers Ima Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sivers Ima Ab filed Critical Sivers Ima Ab
Priority to SE9303142A priority Critical patent/SE9303142L/en
Publication of SE9303142D0 publication Critical patent/SE9303142D0/en
Priority to EP94928544A priority patent/EP0721676A1/en
Priority to PCT/SE1994/000888 priority patent/WO1995009452A1/en
Publication of SE500982C2 publication Critical patent/SE500982C2/en
Publication of SE9303142L publication Critical patent/SE9303142L/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0213Electrical arrangements not otherwise provided for
    • H05K1/0237High frequency adaptations
    • H05K1/0243Printed circuits associated with mounted high frequency components
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/02Coupling devices of the waveguide type with invariable factor of coupling
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0213Electrical arrangements not otherwise provided for
    • H05K1/0216Reduction of cross-talk, noise or electromagnetic interference
    • H05K1/0218Reduction of cross-talk, noise or electromagnetic interference by printed shielding conductors, ground planes or power plane
    • H05K1/0219Printed shielding conductors for shielding around or between signal conductors, e.g. coplanar or coaxial printed shielding conductors
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/11Printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • H05K1/117Pads along the edge of rigid circuit boards, e.g. for pluggable connectors
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/14Structural association of two or more printed circuits
    • H05K1/141One or more single auxiliary printed circuits mounted on a main printed circuit, e.g. modules, adapters
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/09Shape and layout
    • H05K2201/09209Shape and layout details of conductors
    • H05K2201/09654Shape and layout details of conductors covering at least two types of conductors provided for in H05K2201/09218 - H05K2201/095
    • H05K2201/09781Dummy conductors, i.e. not used for normal transport of current; Dummy electrodes of components
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10613Details of electrical connections of non-printed components, e.g. special leads
    • H05K2201/10621Components characterised by their electrical contacts
    • H05K2201/10689Leaded Integrated Circuit [IC] package, e.g. dual-in-line [DIL]
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3405Edge mounted components, e.g. terminals

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Waveguides (AREA)
  • Structure Of Printed Boards (AREA)

Abstract

The invention relates to a microwave circuit comprising a two-sided substrate (1) with microwave components, a ground plane (5) and at least one interface means impedance-matched for external connection of the microwave circuit. The interface means has an external-connection point (6). The impedance matching of the interface means comprises a matching pattern (11) arranged on one side of the substrate (1) and connected to a ground plane (5) arranged on the opposite side. The matching pattern provides a circuit with excellent matching, thus giving low power losses at significantly higher frequencies than the prior art.

Description

500 982 10 15 20 25 30 35 2 När högfrekventa signaler, såsom mikrovågor, passerar ett gränssnitt av något slag, exempelvis mellan två kret- sar, är det viktigt att de två kanaler som möts i gräns- snittet är elektriskt anpassade, d v s uppvisar samma impedans (vanligen 50 ohm). Om så inte är fallet reflek- teras en del av signalen, vilket innebär en effektförlust. 500 982 10 15 20 25 30 35 2 When high-frequency signals, such as microwaves, pass through an interface of some kind, for example between two circuits, it is important that the two channels that meet in the interface are electrically matched, ie have the same impedance (usually 50 ohms). If this is not the case, part of the signal is reflected, which means a loss of power.

Eftersom effekten vid dessa frekvenser är mycket dyrbar, särskilt i tillämpningar där en hög uteffekt önskas, fästs stor vikt vid anpassningen. Förlusterna på grund av dålig anpassning ökar med ökad frekvens.Since the power at these frequencies is very expensive, especially in applications where a high output power is desired, great importance is attached to the adaptation. The losses due to poor adaptation increase with increasing frequency.

Det är i allmänhet tämligen svårt att erhålla god anpassning. Detta gäller kanske särskilt den ovan be- skrivna dubbelsidiga uppbyggnaden (US-4 626 805) som föreliggande uppfinning i första hand riktar sig till.It is generally quite difficult to obtain good adaptation. This may be particularly true of the double-sided structure (US-4,626,805) described above, to which the present invention is primarily directed.

Vägen för en signal som matas till eller från kretsen kan indelas i tre huvuddelar, som kan sägas utgöra ovannämnda gränssnitt, nämligen anslutningsbenet, det genomgående hålet och in- eller utgångsledaren. Huvuddelarnas utformning är avgörande för anpassningens kvalitet.The path of a signal fed to or from the circuit can be divided into three main parts, which can be said to constitute the above-mentioned interface, namely the connecting leg, the through hole and the input or output conductor. The design of the main parts is crucial for the quality of the adaptation.

Den del som i de kända mikrovågskretsarna har störst negativ inverkan på anpassningen, och således bestämmer kretsarnas övre gränsfrekvens, är in-/utgångsledaren.The part which in the known microwave circuits has the greatest negative effect on the adaptation, and thus determines the upper limit frequency of the circuits, is the input / output conductor.

Dominerande faktorer för en ledares impedans är dess bredd och dess avstånd till jordplanet. I den dubbelsidiga konstruktionen är det möjligt att styra ledarens impedans med stor precision utom i ett parti intill det genomgående hålet. Orsaken till detta är att ett område runt det genomgående hålet saknar jordplan, vilket är en självklar- het om det inte skall vara jordat. Denna avsaknad av jord- plan medför en annan impedans i det parti av ledaren som befinner sig på ovansidan av substratet mitt emot detta område, och således saknar jordplan under sig, än i resten av ledaren. Detta parti ger en extra induktans.Dominant factors for a conductor's impedance are its width and its distance to the ground plane. In the double-sided construction, it is possible to control the impedance of the conductor with great precision except in a portion adjacent the through hole. The reason for this is that an area around the through hole lacks a ground plane, which is a matter of course if it is not to be earthed. This lack of ground plane causes a different impedance in the part of the conductor which is on the upper side of the substrate opposite this area, and thus lacks a ground plane below it, than in the rest of the conductor. This party gives an extra inductance.

Det genomgående hålet tillför också en viss induk- tans, dock avsevärt mindre eftersom man har lyckats lösa anpassningen av detta någorlunda väl. Kompensationen för den tredje delens, dvs anslutningsbenets, induktans är 10 15 20 25 30 35 SOU 982 3 relativt enkel och görs med lämpligt bred spalt mellan benet och jordplanet.The through hole also adds a certain inductance, but considerably less because it has been possible to solve the adaptation of this reasonably well. The compensation for the inductance of the third part, i.e. the connecting leg, is relatively simple and is made with a suitably wide gap between the leg and the ground plane.

I kretsar som arbetar med små effekter och vid frekvenser under ca 8 GHz blir inverkan av missanpass- ningen i gränssnittet i de flesta fall godtagbart liten men vid högre frekvenser och/eller högre effekter blir effektförlusten så kännbar att åtgärder måste vidtas för att förbättra anpassningen.In circuits that work with small effects and at frequencies below about 8 GHz, the effect of the mismatch in the interface is in most cases acceptably small, but at higher frequencies and / or higher effects, the power loss becomes so noticeable that measures must be taken to improve the adjustment.

En viss förbättring kan erhållas genom att ledarens bredd ökas avsevärt i nämnda parti, som saknar jordplan under sig. Detta löser dock ej problemet helt och kan även vara en helt oframkomlig väg, exempelvis då utrymmet inte medger den erfoderliga breddningen.A certain improvement can be obtained by increasing the width of the conductor considerably in said portion, which has no ground plane below it. However, this does not solve the problem completely and can also be a completely impassable road, for example when the space does not allow the required widening.

I nämnda US-4 626 805 visas ett annat sätt att förbättra anpassningen. Vid ingången på undersidan av substratet ersätts en del av jordplanet med en koplanär ledare (30), i vars ena ände (34) det genomgående hålet, eller viahålet (40), placeras och i vars andra ände (32) anslutningen för inkoppling av en annan mikrovågskrets är belägen. Viahålet förbinder den koplanära ledaren med ingångsledaren (36) på substratets ovansida. En spalt (6) som omgärdar den änden (34) av den koplanära ledaren och viahålet utfomas. Härvid införs en kapacitans som kompen- serar för induktanserna i ingångsledarens ände och i viahålet, varvid spaltens bredd dimensioneras för erhål- lande av rätt kapacitans. Resultatet av denna lösning är inte tillfredsställande. Samtidigt med den kompenserande kapacitansen ger spalten upphov till en induktans i den del av ingångsledaren som befinner sig ovanför spalten.U.S. Pat. No. 4,626,805 discloses another way of improving the fit. At the entrance on the underside of the substrate, a part of the ground plane is replaced by a coplanar conductor (30), in one end (34) of which the through hole, or via hole (40), is placed and in the other end (32) of which the connection for connecting a another microwave circuit is located. The via hole connects the coplanar conductor to the input conductor (36) on the top of the substrate. A gap (6) surrounding the end (34) of the coplanar conductor and the via hole is formed. In this case, a capacitance is introduced which compensates for the inductances at the end of the input conductor and in the via hole, whereby the width of the gap is dimensioned to obtain the correct capacitance. The result of this solution is not satisfactory. Simultaneously with the compensating capacitance, the gap gives rise to an inductance in the part of the input conductor which is located above the gap.

Utformandet av en koplanär ledare på substratets undersida medför att viahålet placeras långt in från substratets kant och således upptar ingången en avsevärd yta på substratets ovansida, vilken yta är obrukbar.The design of a coplanar conductor on the underside of the substrate means that the via hole is placed far in from the edge of the substrate and thus the entrance occupies a considerable surface on the upper side of the substrate, which surface is unusable.

I US-4 626 805 visas även en annan utföringsform i vilken ett försök görs att kompensera för den induktans som erhålls i den del av ingångsledaren som befinner sig över den på undersidan anordnade spalten. Ett parti (T) av 500 982 10 15 20 25 30 35 4 ingångsledaren breddas kraftigt vilket ger ett kapacitivt tillskott. Denna kompensation är emellertid inte till- fredsställande på grund av att den ej görs vid källan till missanpassningen. Det är heller inte möjligt med denna typ av kompensation, eftersom en ökning av den kapacitiva kopplingen genom breddning av ledaren förutsätter ett underliggande jordplan vilket således inte finns där miss- anpassningen uppkommer.U.S. Pat. No. 4,626,805 also discloses another embodiment in which an attempt is made to compensate for the inductance obtained in the part of the input conductor which is located above the gap arranged on the underside. A portion (T) of 500 982 10 15 20 25 30 35 4 the input conductor is greatly widened, which provides a capacitive addition. However, this compensation is not satisfactory because it is not made at the source of the maladaptation. It is also not possible with this type of compensation, since an increase in the capacitive connection through widening of the conductor presupposes an underlying ground plane, which is thus not where the maladaptation arises.

Resultatet i form av kretsprestanda blir inte god- tagbart med de åtgärder, enligt ovan, som beskrivs i US-4 626 805. Visserligen ökar förlusterna endast långsamt upp till 20 GHz, men detta utgör en brytpunkt över vilken förlusterna ökar mycket snabbt. Kretsen är därför i det närmaste oanvändbar för frekvenser över 20 GHz.The result in the form of circuit performance will not be acceptable with the measures, as above, described in US-4,626 805. Although the losses increase only slowly up to 20 GHz, this constitutes a breaking point over which the losses increase very rapidly. The circuit is therefore virtually unusable for frequencies above 20 GHz.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att åstad- komma en mikrovågskrets med bättre anpassning i kretsens gränssnitt än vad som är fallet i kända mikrovågskretsar.An object of the present invention is to provide a microwave circuit with better adaptation in the interface of the circuit than is the case in known microwave circuits.

Ett annat ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en mikrovågskrets som har små effektförluster för frekvenser upp till mer än 26 GHz. Ändamålen uppfylls med en mikrovågskrets av inled- ningsvis angivet slag som ges de särdrag som framgår av den kännetecknande delen av patentkrav l i de bifogade patentkraven.Another object of the present invention is to provide a microwave circuit which has small power losses for frequencies up to more than 26 GHz. The objects are fulfilled with a microwave circuit of the kind initially stated, which is given the features which appear from the characterizing part of claim 1 in the appended claims.

Denna lösning av anpassningsproblemet är tillämpbar på mikrovågskretsar med i stort sett vilken konstruktion som helst och oberoende av komponentinnehåll och -place- ring, konstruktionsprincip mm. Anordnandet av anpassnings- mönstret på substratet på motsatta sidan mot ett jordplan innebär att missanpassningen kan angripas vid källan till skillnad från lösningarna enligt den kända tekniken.This solution to the adaptation problem is applicable to microwave circuits with virtually any design and independent of component content and placement, design principle, etc. The arrangement of the adaptation pattern on the substrate on the opposite side to a ground plane means that the mismatch can be attacked at the source in contrast to the solutions according to the prior art.

Vidare har anpassningsmönstret endast positiva effekter och introducerar inga problem, såsom lösningarna enligt US-4 626 805 gör. Anpassningsmönstret enligt föreliggande uppfinning ger således möjlighet att åstadkoma låga förluster mycket högt upp i frekvens genom en lämplig utformning av anpassningsmönstret. 10 15 20 25 30 35 5 00 9 842 5 Nedan kommer en mikrovågskrets enligt föreliggande uppfinning att beskrivas närmare i form av utförings- exempel under hänvisning till de bifogade ritningarna, på vilka: Fig l visar en del av ett substrat med ett anpass- ningsmönster enligt uppfinningen; Fig 2 visar anpassningsmönstret i detalj; och Fig 3 visar ett stycke av substratets undersida.Furthermore, the adaptation pattern has only positive effects and introduces no problems, as the solutions according to US-4,626,805 do. The matching pattern according to the present invention thus makes it possible to achieve low losses very high up in frequency by a suitable design of the matching pattern. Hereinafter, a microwave circuit according to the present invention will be described in more detail in the form of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings, in which: Fig. 1 shows a part of a substrate with an adaptation pattern. according to the invention; Fig. 2 shows the fitting pattern in detail; and Fig. 3 shows a piece of the underside of the substrate.

I figur l visas en bortbruten och förstorad del av ett substrat 1. Substratet 1 är i verkligheten av stor- leksordningen 15-20 mm långt och 10-15 mm brett. Subst- ratet 1 är anordnat på en benram och täcks av ett lock, som hermetiskt innesluter substratet 1 och även ger skärm- ning. Benramen och locket visas ej, då de har underordnad betydelse för uppfinningen. På substratets 1 ovansida 2 är mikrovågskomponenter och ledarmönster 3 anordnade (av vilka merparten i förtydligande syfte ej visas) och på substratets undersida 4 är ett jordplan 5 och anslutningar 6 påförda. Genomföringar i form av genomgående hål, så kallade viahål, 7 förbinder ovansidan 2 och undersidan 4 med varandra. Viahàlen 7 är genompläterade eller helt fyllda av ledande material. Dessa viahål 7 används för överföring av signaler mellan anslutningarna 6 och ledare 3 eller komponenter och för direkt jordning av ovansidans komponenter med mera. Jordplanet 5 täcker merparten av undersidan 4 men lämnar en spalt 8 med bart substratmate- rial runt varje anslutning 6, som inte skall jordas. På ovansidan 2 visas i fig 1 en jordansluten ram 9, med vilken locket är förbundet genom lödning, en ingångs- (eller utgångs-) ledare 10 och en utföringsform av ett anpassningsmönster ll enligt föreliggande uppfinning.Figure 1 shows a broken away and enlarged part of a substrate 1. The substrate 1 is in reality of the order of 15-20 mm long and 10-15 mm wide. The substrate 1 is arranged on a bone frame and is covered by a lid, which hermetically encloses the substrate 1 and also provides shielding. The leg frame and lid are not shown, as they are of secondary importance to the invention. On the upper side 2 of the substrate 1, microwave components and conductor patterns 3 are arranged (the majority of which are not shown for the purpose of clarification) and on the underside 4 of the substrate a ground plane 5 and connections 6 are applied. Penetrations in the form of through holes, so-called via holes, 7 connect the upper side 2 and the lower side 4 to each other. The via holes 7 are fully plated or completely filled with conductive material. These via holes 7 are used for transmitting signals between the connections 6 and conductors 3 or components and for direct earthing of the top components and more. The ground plane 5 covers most of the underside 4 but leaves a gap 8 with bare substrate material around each connection 6, which is not to be earthed. On the upper side 2, Fig. 1 shows a grounded frame 9, to which the cover is connected by soldering, an input (or output) conductor 10 and an embodiment of an adaptation pattern 11 according to the present invention.

Dessa detaljer visas även i fig 2, som är ett bortbrutet och, i förhållande till fig l, ytterligare förstorat stycke av substratet 1 sett ovanifrån. I fig 3 visas ett bortbrutet stycke av substratet 1 sett under- ifrån. Fig 3 har samma skala som fig 1. 500 982 10 15 20 25 30 35 6 Såsom har nämnts ovan är det av stor vikt att mikrovågskretsen är väl anpassad, dvs att impedansen i kretsens in- och utgångar är densamma som i de anslutna, yttre ledarna. En vanlig impedans är 50 ohm. Om impedansen ej är lika erhålls signalreflektioner i övergången, vilket innebär effektförluster. I den visade utföringsformen av en mikrovågskrets enligt uppfinningen utgörs den kritiska övergången av anslutningen 6, viahålet 7 och en del av ingångsledaren 10, vilket kommer att förklaras närmare nedan.These details are also shown in Fig. 2, which is a broken away and, in relation to Fig. 1, further enlarged piece of the substrate 1 seen from above. Fig. 3 shows a broken away piece of the substrate 1 seen from below. Fig. 3 has the same scale as Fig. 1. 500 982 10 15 20 25 30 35 6 As has been mentioned above, it is of great importance that the microwave circuit is well adapted, ie that the impedance in the inputs and outputs of the circuit is the same as in the connected, external the leaders. A common impedance is 50 ohms. If the impedance is not equal, signal reflections are obtained in the transition, which means power losses. In the embodiment shown of a microwave circuit according to the invention, the critical transition constitutes the connection 6, the via hole 7 and a part of the input conductor 10, which will be explained in more detail below.

Ingångsledaren 10 sträcker sig, i denna utförings- form, vinkelrätt mot en ändkant 12 hos substratet 1 från viahålet 7 och inåt till någon ingångskomponent i kretsen.The input conductor 10 extends, in this embodiment, perpendicular to an end edge 12 of the substrate 1 from the via hole 7 and inwards to some input component in the circuit.

De faktorer som i den visade typen av kretsuppbyggnad har störst betydelse för en ledares impedans är ledarens av- stånd till jordplanet och ledarens bredd. Eftersom väsent- ligen hela undersidan 4 av substratet l är täckt av jord- planet och substratets tjocklek är väldefinierad är det relativt enkelt att dimensionera ingångsledaren 10 så att dess impedans blir 50 ohm. Detta gäller med ett viktigt undantag, nämligen följande.The factors that in the type of circuit structure shown have the greatest significance for a conductor's impedance are the conductor's distance to the ground plane and the conductor's width. Since substantially the entire underside 4 of the substrate 1 is covered by the ground plane and the thickness of the substrate is well defined, it is relatively easy to dimension the input conductor 10 so that its impedance becomes 50 ohms. This is true with one important exception, namely the following.

Ett ändparti 14 av ingångsledaren 10 och ett mönster- parti 13, i form av en rektangulär krage, som omger vi- ahålets 7 öppning och som är bredare än ingångsledaren 10, saknar jordplan rakt under sig på grund av den nödvändiga spalten 8, se framför allt fig 2. Kragen 13 erhålls för övrigt vid pläteringen av viahålet 7. Detta medför en missanpassning som framför allt har stor negativ inverkan vid högre frekvenser än ca 8 GHz, varvid effektförlusterna ökar kraftigt med ökande frekvens. Ingångsledaren 10 utgör i detta ändparti 14 en extra induktans, som ger en totalt sett för hög impedans. Till detta kommer induktanser på grund av kragen 13, i viahålet 7 och i anslutningen 6.An end portion 14 of the entrance conductor 10 and a pattern portion 13, in the form of a rectangular collar, which surrounds the opening of the vi-hole 7 and which is wider than the entrance conductor 10, lack ground planes directly below them due to the necessary gap 8, see above all Fig. 2. The collar 13 is otherwise obtained when plating the via hole 7. This results in a mismatch which above all has a large negative effect at frequencies higher than about 8 GHz, whereby the power losses increase sharply with increasing frequency. In this end portion 14, the input conductor 10 constitutes an additional inductance, which gives an overall too high impedance. In addition, there are inductances due to the collar 13, in the via hole 7 and in the connection 6.

Hela denna ej fullständigt anpassade del, dvs anslutningen 6, viahålet 7, kragen 13 och ändpartiet 14 benämnes i det följande gränssnitt. Induktansen i anslutningen 6 kompen- seras enligt känd teknik genom dimensionering av spalten 8 10 15 20 25 30 35 500 982 7 för lämplig kapacitiv koppling till jordplanet 5. lighet med uppfinningen löses problemet med missanpass- I en- ningen i resten av gränssnittet i det närmaste fullt ut genom anbringandet av anpassningsmönstret 11. Anpass- ningsmönstret inför en kapacitiv motvikt till induktan- serna i hela gränssnittet även om det främst eliminerar missanpassningen i ändpartiet 14 och kragen 13.This entire non-completely adapted part, ie the connection 6, the via hole 7, the collar 13 and the end portion 14 is referred to in the following interface. The inductance in the connection 6 is compensated according to the prior art by dimensioning the gap 8 10 15 20 25 30 35 500 982 7 for suitable capacitive connection to the ground plane 5. In accordance with the invention, the problem of mismatch in the rest of the interface in the almost fully through the application of the fitting pattern 11. The fitting pattern introduces a capacitive counterweight to the inductors throughout the interface, although it mainly eliminates the mismatch in the end portion 14 and the collar 13.

Anpassningsmönstret 11 är anslutet till jordplanet 5 via viahål 15 och kan således ses som ett på ovansidan 2 placerat, extra jordplan. Anpassningsmönstret 11 utgörs av två delar, som är symmetriskt anordnade på var sin sida om ingångsledaren 10 och som är trappformade, dvs de har en mot ingångsledaren 10 vänd, trappstegsformig begränsnings- linje med två trappsteg. Studera den i fig 2 nederst be- lägna delen av anpassningsmönstret. Vad som i det följande sägs om denna del gäller genom symmetrin på motsvarande sätt även för den andra delen. Trappstegens första resp andra avsatser 16 resp 17 är parallella med ingångsledaren 10 och är placerade på olika avstånd från ingångsledaren 10, för bildande av en första resp en andra spalt 18 resp 19. En mot avsatserna 16,17 vinkelrät första förbindnings- kant 20 förenar avsatserna 16,17 med varandra. Den första avsatsen 16 sträcker sig utmed ändpartiet 14 från randen av den motstående spalten 8 mot mönsterpartiet 13 och lämnar endast ett parti alldeles intill mönsterpartiet 13, där den andra avsatsen 17 tar vid. Den andra avsatsen 17 sträcker sig fram till en tänkt rät linje, som är vinkel- rät mot avsatsen 17 och passerar genom viahålets 7 mitt.The adaptation pattern 11 is connected to the ground plane 5 via via holes 15 and can thus be seen as an extra ground plane placed on the upper side 2. The adaptation pattern 11 consists of two parts, which are symmetrically arranged on each side of the input conductor 10 and which are stepped, ie they have a step-shaped boundary line facing the input conductor 10 with two steps. Study the part of the fitting pattern at the bottom of Fig. 2. What is said in the following about this part applies through the symmetry in a corresponding way also to the other part. The first and second ledges 16 and 17, respectively, of the steps are parallel to the entrance conductor 10 and are located at different distances from the entrance conductor 10, to form a first and a second gap 18 and 19, respectively. A first connecting edge 20 perpendicular to the ledges 16, 17 joins the ledges 16.17 with each other. The first ledge 16 extends along the end portion 14 from the edge of the opposite gap 8 towards the pattern portion 13 and leaves only one portion right next to the pattern portion 13, where the second ledge 17 takes over. The second ledge 17 extends to an imaginary straight line, which is perpendicular to the ledge 17 and passes through the middle of the via hole 7.

En andra förbindningskant 21, som är parallell med den första förbindningskanten 20, förbinder den andra avsatsen 21 med ett "golv" 22, som sträcker sig fram till ramen 9.A second connecting edge 21, which is parallel to the first connecting edge 20, connects the second ledge 21 to a "floor" 22, which extends to the frame 9.

Detta anpassningsmönster 11 introducerar således en kapacitiv motvikt till den ovannämnda induktansen i ändpartiet 14 och mönsterpartiet 13 genom införandet av kapacitiv koppling till jordplanet. Alternativt kan anpassningsmönstret ll genom smärre ändringar utformas så att det även kompenserar för induktansen i viahålet 7. Om 500 982 10 15 20 25 30 35 8 det skulle vara önskvärt kan anpassningsmönstret 11 även utformas så att det kompenserar för en del av anslut- ningens 6 induktans/kapacitans, varvid spalten 8 jämkas i motsvarande grad.This matching pattern 11 thus introduces a capacitive counterweight to the above-mentioned inductance in the end portion 14 and the pattern portion 13 by the introduction of capacitive coupling to the ground plane. Alternatively, the adaptation pattern 11 may be designed by minor changes so that it also compensates for the inductance in the via hole 7. If this should be desired, the adaptation pattern 11 can also be designed so as to compensate for a part of the connection 6. inductance / capacitance, whereby the gap 8 is adjusted to a corresponding degree.

Spalternas bredd är väsentlig för impedansen i om- rådet. I denna utföringsform av mikrovågskretsen enligt uppfinningen är ingångsledarens bredd 0,24 mm; den första spaltens 18 bredd 0,1 mm och den andra spaltens 19 bredd 0,3 mm. Av vikt är också avståndet mellan den första för- bindningskanten 20 och mönsterpartiet 13, mätt vinkelrätt mot den första förbindningskanten 20. form är detta avstånd 0,1 mm.The width of the columns is essential for the impedance in the area. In this embodiment of the microwave circuit according to the invention, the width of the input conductor is 0.24 mm; the width of the first gap 18 is 0.1 mm and the width of the second gap 19 is 0.3 mm. Also important is the distance between the first connecting edge 20 and the pattern portion 13, measured perpendicular to the first connecting edge 20. This distance is 0.1 mm.

Viahålet 7 har diametern 0,25 mm och dess centrum är beläget 0,25 mm från den närmsta sidokanten av ändpartiet 14.The via hole 7 has a diameter of 0.25 mm and its center is located 0.25 mm from the nearest side edge of the end portion 14.

I denna utförings- Den första avsatsens 16 längd är 0,45 mm och den andra avsatsens längd 17 är 0,35 mm.In this embodiment, the length of the first ledge 16 is 0.45 mm and the length 17 of the second ledge is 0.35 mm.

Avståndet mellan ändpartiet 14 och den närmast be- lägna genomföringen 15 är 1,0 mm i denna mikrovågskrets, som är avsedd att användas vid ca 10 GHz. Detta avstånd kan vara godtyckligt kort men bör inte vara längre än l/8 våglängd (dvs A/8). I detta exempel är det lämpligt att hålla avståndet kortare än ca 2,0 mm. råde där mikrovågskretsen enligt uppfinningen är tänkt att Inom det frekvensom- arbeta ligger för övrigt den övre gränsen för detta av- stånd i praktiken vid ungefär 3,0 mm.The distance between the end portion 14 and the nearest bushing 15 is 1.0 mm in this microwave circuit, which is intended to be used at about 10 GHz. This distance can be arbitrarily short but should not be longer than 1/8 wavelength (ie A / 8). In this example, it is advisable to keep the distance shorter than about 2.0 mm. area where the microwave circuit according to the invention is intended that within the frequency response, the upper limit of this distance is in practice at approximately 3.0 mm.

Merparten av de ovan angivna måtten beror av subst- ratets 1 tjocklek och många beror också av ledarens 10 bredd. Substratets 2 tjocklek är vanligen 0,25 m, 0,38 mm eller 0,64 mm, och här är den 0,25 mm. Denna tjocklek styr ledarens 10 bred, som i sin tur styr i första hand spal- tens 18 bredd. Beroende på substratets l tjocklek, leda- rens 10 bredd och avsatsens 16 längd (avsatsen 16 kan sträcka sig utmed en mindre del av ledaren 10 med en samtidig minskning av spaltens 18 bredd) kan spaltens 18 bredd variera mellan nästan 0 och ca 0,5 mm, där den nedre gränsen väsentligen bestäms av vad som är tillverknings- 10 15 20 25 30 35 500 982 9 tekniskt möjligt (idag ca 0.01 m).Most of the above dimensions depend on the thickness of the substrate 1 and many also depend on the width of the conductor 10. The thickness of the substrate 2 is usually 0.25 m, 0.38 mm or 0.64 mm, and here it is 0.25 mm. This thickness controls the width of the conductor 10, which in turn primarily controls the width of the gap 18. Depending on the thickness of the substrate 1, the width of the conductor 10 and the length of the ledge 16 (the ledge 16 may extend along a smaller part of the conductor 10 with a simultaneous reduction of the width of the gap 18), the width of the gap 18 may vary between almost 0 and about 0.5. mm, where the lower limit is essentially determined by what is technically possible (today approx. 0.01 m).

Den ovan beskrivna utföringsformen av mikrovàgskret- sen enligt uppfinningen år givetvis ej den enda möjliga lösningen utan modifieringar kan göras så länge som dessa ligger inom uppfinningens ram, såsom denna definieras i patentkraven. Exempelvis kan anpassningsmönstrets utform- ning ändras alltefter förutsättningarna vad gäller leda- rens utformning, substratets tjocklek, utsträckningen och formen av det jordplanslösa partiet pà undersidan av substratet med mera.The above-described embodiment of the microwave circuit according to the invention is of course not the only possible solution but modifications can be made as long as these are within the scope of the invention, as defined in the claims. For example, the design of the adaptation pattern can be changed according to the conditions regarding the design of the conductor, the thickness of the substrate, the extent and shape of the groundless portion on the underside of the substrate and more.

Således behöver anpassningsmönstret ej vara förbundet med ramen. Antalet viahál i anpassningsmönstret kan varie- ras. Såsom har nämnts ovan kan anpassningsmönstret utfor- mas så att det ger en högre kapacitans än i den ovan beskrivna utföringsformen för att kompensera för induktan- sen i viahálet. Å andra sidan kan anpassningsmönstret, om man sà önskar, exempelvis utformas att ej kompensera för missanpassningen i mönsterpartiet runt viahålet. Detta ger dock ett sämre resultat vid de högre frekvenserna, men kan trots det ha fördelar i vissa avseenden. Den symmetri som anpassningsmönstret uppvisar i den avbildade utföringsfor- men är heller inte nödvändig. Anpassningsmönstrets trapp- stegsform skall också endast ses som ett utföringsexempel.Thus, the fitting pattern need not be connected to the frame. The number of via holes in the fitting pattern can be varied. As mentioned above, the matching pattern can be designed to provide a higher capacitance than in the above-described embodiment to compensate for the inductance in the via hole. On the other hand, the fitting pattern can, if desired, be designed, for example, not to compensate for the mismatch in the pattern portion around the via hole. However, this gives a worse result at the higher frequencies, but may nevertheless have advantages in some respects. The symmetry that the adaptation pattern shows in the depicted embodiment is also not necessary. The step-by-step shape of the adaptation pattern should also only be seen as an exemplary embodiment.

Anpassningsmönstrets periferi kan givetvis ges annan form förutsatt att resultatet blir det med uppfinningen avsedda.The periphery of the adaptation pattern can of course be given another shape provided that the result is that intended by the invention.

Claims (10)

500 982 10 15 20 25 30 35 10 PATENTKRAV500 982 10 15 20 25 30 35 10 PATENT REQUIREMENTS 1. Mikrovágskrets innefattande ett tvàsidigt substrat (1) med mikrovágskomponenter, jordplan (5) och åtminstone ett för externanslutning av mikrovàgskretsen impedansan- passat gränssnittsorgan, som innefattar ett externanslut- ningsställe (6), k ä n n e t e c k n a d av att impe- dansanpassningen av grånssnittsorganet innefattar ett på substratets (1) ena sida anordnat anpassningsmönster (ll), som är förbundet med ett pà den motstáende sidan anordnat jordplan (5).Microwave circuit comprising a double-sided substrate (1) with microwave components, ground plane (5) and at least one interface means impedance-adapted for external connection of the microwave circuit, which comprises an external connection point (6), characterized in that the impedance means means an adaptation pattern (II) arranged on one side of the substrate (1), which is connected to a ground plane (5) arranged on the opposite side. 2. Mikrovágskrets enligt patentkrav 1, varvid gräns- snittsorganet vidare innefattar en ledare (10) och en genomföring (7), som förbinder ledaren (10) med extern- anslutningsstället (6), varvid ett parti (14) av ledaren (10) löper över ett på den motsatta sidan av substratet anordnat jordplanslöst område (8), k ä n n e t e c k - n a d av att anpassningspartiet (11) är anordnat åtmin- stone vid nämnda parti (l4) av ledaren (10) och i första hand kompenserar frånvaron av jordplan (5) i det jord- planslösa området (8).A microwave circuit according to claim 1, wherein the interface means further comprises a conductor (10) and a bushing (7) connecting the conductor (10) to the external connection point (6), a portion (14) of the conductor (10) runs over a groundless area (8) arranged on the opposite side of the substrate, characterized in that the adapting portion (11) is arranged at least at said portion (14) of the conductor (10) and primarily compensates for the absence of ground plane (5) in the ground levelless area (8). 3. Mikrovàgskrets enligt patentkravet 2, t e c k n a d av att det jordplanslösa området (8) utgörs av ett mellanrum (8), som åtskiljer externanslutnings- stället (6) från jordplanet (5).Microwave circuit according to Claim 2, characterized in that the groundless area (8) consists of a gap (8) which separates the external connection point (6) from the ground plane (5). 4. Mikrovàgskrets enligt något av patentkraven 2 k ä n n e - eller 3, k ä n n e t e c k n a d av att det finns en spalt (18) parti (14), vilken spalt (18) har en bredd som ligger i intervallet 0< bredden ¿O,5 mm.Microwave circuit according to one of Claims 2, characterized in that there is a gap (18) portion (14), which gap (18) has a width which is in the range 0 <width ¿0, 5 mm. 5. Mikrovágskrets enligt något av patentkraven 2-4, mellan anpassningsmönstret (11) och nämnda k ä n n e t e c k n a d av att anpassningsmönstret (11) vidare är anordnat vid ett mönsterparti (13), som omger den i gränssnittsorganet innefattade genomföringen och att det finns en spalt (19) och mönsterpartiet (13), vilken spalt (19) har en bredd mellan anpassningsmönstret (ll) 10 15 20 25 30 35 500 982 ll som ligger i intervallet 0< bredden 50,5 mm.Microwave circuit according to any one of claims 2-4, between the matching pattern (11) and said characterized in that the matching pattern (11) is further arranged at a pattern portion (13), which surrounds the bushing included in the interface means and that there is a gap. (19) and the pattern portion (13), which gap (19) has a width between the fitting pattern (ll) 10 15 20 25 30 35 500 982 ll which is in the range 0 <width 50.5 mm. 6. Mikrovågskrets enligt något av patentkraven 2-5, k ä n n e t e c k n a d av att anpassningsmönstret (ll) utgörs av två delar, som är anordnade på var sin sida av nämnda parti (14).Microwave circuit according to any one of claims 2-5, characterized in that the adaptation pattern (II) consists of two parts, which are arranged on each side of said portion (14). 7. Mikrovágskrets enligt något av föregående patent- krav, (ll) är förbundet med jordplanet (5) via en eller flera genomföringar (15). k ä n n e t e c k n a d av att anpassningsmönstretMicrowave circuit according to one of the preceding claims, (II) is connected to the ground plane (5) via one or more bushings (15). k ä n n e t e c k n a d of that adaptation pattern 8. Mikrovågskrets enligt något av föregående patent- krav, k ä n n e t e c k n a d av att anpassningsmönstret (11) är förbundet med jordplanet (5) via flera genomfö- ringar (15) innefattande genomgående, genompläterade hål alternativt helt eller delvis utfyllda genomföringshål, alternativt kombinationer därav.Microwave circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the adaptation pattern (11) is connected to the ground plane (5) via several bushings (15) comprising through, plated holes or completely or partially filled bushings, or combinations thereof. . 9. Mikrovågskrets enligt något av patentkraven 7-8, k ä n n e t e c k n a d av att avståndet mellan partiet (14) och närmast belägna genomföring (15) i anpassnings- mönstret är 33,0 mm.Microwave circuit according to one of Claims 7 to 8, characterized in that the distance between the portion (14) and the nearest bushing (15) in the adaptation pattern is 33.0 mm. 10. Mikrovågskrets enligt något av föregående patent- krav, k ä n n e t e c k n a d av att anpassningsmönstret (11) är förbundet med en på substratet (1) anordnad ram (9) av ledande material.Microwave circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the adaptation pattern (11) is connected to a frame (9) of conductive material arranged on the substrate (1).
SE9303142A 1993-09-27 1993-09-27 Microwave circuit with impedance interface interface SE9303142L (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9303142A SE9303142L (en) 1993-09-27 1993-09-27 Microwave circuit with impedance interface interface
EP94928544A EP0721676A1 (en) 1993-09-27 1994-09-26 Microwave circuit
PCT/SE1994/000888 WO1995009452A1 (en) 1993-09-27 1994-09-26 Microwave circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9303142A SE9303142L (en) 1993-09-27 1993-09-27 Microwave circuit with impedance interface interface

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE9303142D0 SE9303142D0 (en) 1993-09-27
SE500982C2 true SE500982C2 (en) 1994-10-10
SE9303142L SE9303142L (en) 1994-10-10

Family

ID=20391225

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE9303142A SE9303142L (en) 1993-09-27 1993-09-27 Microwave circuit with impedance interface interface

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0721676A1 (en)
SE (1) SE9303142L (en)
WO (1) WO1995009452A1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE9502326D0 (en) * 1995-06-27 1995-06-27 Sivers Ima Ab Microwave circuit, such circuit of nested embodiment, and use of the microwave circuit in a circuit arrangement
WO2008098340A1 (en) 2007-02-16 2008-08-21 Countlab Inc. A container filling machine
US20130042943A1 (en) 2011-08-18 2013-02-21 Countlab, Inc. Container filling machine
JP2022141037A (en) * 2021-03-15 2022-09-29 住友電気工業株式会社 Printed board and printed board assembly

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4626805A (en) * 1985-04-26 1986-12-02 Tektronix, Inc. Surface mountable microwave IC package
US5057798A (en) * 1990-06-22 1991-10-15 Hughes Aircraft Company Space-saving two-sided microwave circuitry for hybrid circuits
US5097233A (en) * 1990-12-20 1992-03-17 Hughes Aircraft Company Coplanar 3dB quadrature coupler

Also Published As

Publication number Publication date
SE9303142L (en) 1994-10-10
WO1995009452A1 (en) 1995-04-06
EP0721676A1 (en) 1996-07-17
SE9303142D0 (en) 1993-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7446624B2 (en) Transmission line and wiring forming method
JP3546823B2 (en) Through-hole structure and printed circuit board including the through-hole structure
US4831497A (en) Reduction of cross talk in interconnecting conductors
RU2322741C2 (en) Telecommunication connector crosstalk compensating device
US7518884B2 (en) Tailoring impedances of conductive traces in a circuit board
US6232849B1 (en) RF waveguide signal transition apparatus
USRE44586E1 (en) Via structure for improving signal integrity
US10770774B2 (en) Microstrip-waveguide transition for transmitting electromagnetic wave signal
US6894228B2 (en) High performance dense wire for printed circuit board
US5994983A (en) Microwave circuit, capped microwave circuit and use thereof in a circuit arrangement
JP2004327690A (en) Printed circuit board
US10524351B2 (en) Printed circuit board (PCB) with stubs coupled to electromagnetic absorbing material
WO2018120196A1 (en) Phase shifter, phase shift array and communication device
US20240021970A1 (en) Printed circuit boards and methods for manufacturing thereof for RF connectivity between electro-optic phase modulator and Digital Signal Processor
US4994771A (en) Micro-connector to microstrip controlled impedance interconnection assembly
US6016083A (en) Electronic circuit apparatus for suppressing electromagnetic radiation
SE500982C2 (en) Microwave circuit with impedance interface interface
CN211297148U (en) PCB structure and signal test equipment
US20230276567A1 (en) Multilayer circuit board having signal and power isolation circuit
US10952313B1 (en) Via impedance matching
US7432728B2 (en) Blade probe and blade probe card
US4160961A (en) Printed wiring board mounting and interconnection of coaxial cable transformers and the like
JP3281813B2 (en) Transmission line structure
JPH0677341A (en) Circuit board
KR200302854Y1 (en) Splitter

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed