WO2011044965A1 - Antennenkoppler - Google Patents

Antennenkoppler Download PDF

Info

Publication number
WO2011044965A1
WO2011044965A1 PCT/EP2010/004825 EP2010004825W WO2011044965A1 WO 2011044965 A1 WO2011044965 A1 WO 2011044965A1 EP 2010004825 W EP2010004825 W EP 2010004825W WO 2011044965 A1 WO2011044965 A1 WO 2011044965A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
circuit board
frequency
antenna
antenna coupler
frequency line
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/004825
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Igor Dremelj
Heinz Hohl
Original Assignee
Landis+Gyr Ag
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 Landis+Gyr Ag filed Critical Landis+Gyr Ag
Priority to AU2010306171A priority Critical patent/AU2010306171B2/en
Priority to US13/501,916 priority patent/US9147925B2/en
Priority to NZ599934A priority patent/NZ599934A/xx
Priority to PL10747815T priority patent/PL2489095T3/pl
Priority to EP10747815.8A priority patent/EP2489095B1/de
Priority to BR112012008788-6A priority patent/BR112012008788B1/pt
Publication of WO2011044965A1 publication Critical patent/WO2011044965A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/12—Coupling devices having more than two ports
    • H01P5/16—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port
    • H01P5/18—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers
    • H01P5/184—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers the guides being strip lines or microstrips
    • H01P5/187—Broadside coupled lines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/201—Filters for transverse electromagnetic waves

Definitions

  • the present invention relates to the field of radio frequency line technology; It relates to an antenna coupler for connecting a high-frequency antenna according to the preamble of claim 1.
  • an antenna In many technical devices that contain a high-frequency transmitter or receiver and at the same time are galvanically exposed to an earth-related high voltage (mains voltage), an antenna is to be connected via a coaxial cable.
  • the corresponding antenna and the coaxial cable must be galvanically isolated from the device, otherwise there is danger to life when touched.
  • the problem has been solved for example by two parallel arranged dipole antennas in the device, in which, however, by the unwanted radial radiation, a high transmission loss of at least 6dB for the useful signal.
  • the decoupled power was fed into a coaxial cable to be routed to a remote antenna.
  • a known decoupling via capacitors (US4987391) has either a low withstand voltage (1 kV) or a high transmission loss, since high capacitance of the capacitors requires a large design, which has a negative effect on the damping due to high inductive reactance and unwanted radiation.
  • the antenna coupler according to the invention for the galvanic separation of the antenna from the transmitter / receiver achieves a high insulation voltage of up to 1 2kV DC and AC line voltage, but at the same time also an extremely low transmission loss for the radio frequency useful signal.
  • the antenna coupler according to the invention can achieve a particularly low transmission loss within desired frequency limits, since the coupling lines, so the first and second high-frequency line, can be arranged with a very small distance from each other in the depth direction of the multilayer printed circuit board.
  • the commonly used layer thickness of the multilayer printed circuit board can be used as the distance between the coupling lines. A distance of 0.3 mm, for example, can be realized.
  • the antenna coupler is thus preferably designed as a multilayer printed circuit board.
  • the coupler is formed of two appropriately coupled high frequency lines.
  • the geometric arrangement of the metal surfaces (in particular copper surfaces) of the high-frequency lines forms the coupler.
  • the distances between the copper surfaces and the electrically insulating carrier material of the multilayer printed circuit board provide the necessary insulation voltage strength.
  • the high-frequency lines are two coplanar lines which are embedded in two different layers of the multilayer printed circuit board one above the other. These lines preferably each consist of at least one strip line for the inner conductor and at least two strip lines for the outer conductor.
  • the thickness of the dielectric is preferably selected such that a voltage resistance required in the respective application is achieved.
  • the terminals of the coplanar leads to the surface of the circuit board hold a required for the desired dielectric strength leakage current path.
  • the inner layer of the circuit board (typically antenna side) coplanar line beyond the coupling zone with changed geometry, eg changed conductor width and / or conductor distances extended before contacting the surface is made.
  • the preferred embodiment of the inventive antenna coupler is designed as a one-sided shielded coupling structure.
  • the device-side coplanar line is supplemented by an additional shielding surface connected to PCB vias.
  • the shielding surface is preferably arranged so that they co-conductor with the stripe of the device-side coplanar line, the coaxial line, so antenna-side coplanar partially sheathed. In this way, at least the screen side is less sensitive to interference from metal parts inside the device.
  • insulating support material of the multilayer printed circuit board for example, the known material FR-4, a glass fiber reinforced, epoxide-based material having a dielectric strength of more than 30kV / mm.
  • the antenna coupler according to the invention will be described below with reference to the figures. Only a section of the antenna coupler, namely the coupling region in the multilayer printed circuit board is shown in each case.
  • Orange-red and yellow-green metal surfaces of strip lines. Dark blue and dark green sections at ends of strip lines (center conductors) are to be read as orange-red sections, so to understand as integral parts of the respective stripline, and have these structural elements, despite their different colors no deviating from an orange-red or yellow-green color meaning.
  • FIG. 1 is a perspective view of an antenna coupler according to the present invention having two coplanar lines spaced apart from each other by a layer isolation on one side of a circuit board core layer and having an electrically conductive shield structure extending in part on the opposite other of the two sides of the circuit core layer to shield the first radio-frequency line and device-side metal parts, which are not part of the antenna coupler, from interference in the conduction of radio-frequency signals; enlarged perspective view of a device-side end portion of the antenna coupler according to FIG. 1; enlarged perspective view of the opposite antenna-side end portion of the antenna coupler according to Fig. 1; Fig. 4 sectional view of the input-side portion -shown: yz-plane of the
  • Fig. 5 further sectional view-shown: xz-plane of the antenna coupler.
  • FIG. 1 shows a perspective view of an antenna coupler 1 according to the invention with two coplanar lines 3a, 3b, 4a, 4b spaced apart from each other by a layer insulation 1 3. Since the one first coplanar line 3a, 3b is consequently concealed by the second coplanar line 4a, 4b in this illustration, FIG. 4 is to be used for the arrangement of the two coplanar lines 3a, 3b, 4a, 4b with respect to one another.
  • the coplanar lines 3a, 3b, 4a, 4b are disposed on one side of a circuit board core layer 6 and shielded with an electrically conductive shielding structure 5, this shielding structure 5 extending in part on the opposite one of the two sides of the circuit board core layer 6 and formed so that the first high-frequency line 3a, 3b and not shown here, device-side metal parts that are not part of the Antennenkopplers, do not interact in the conduction of high-frequency signals.
  • both coplanar lines 3a are in the y-direction of the illustrated coordinate system.
  • 3b, 4a, 4b respectively in the sequence outer conductor 3b, 4b- inner conductor 3a, 4a-outer conductor 3b, 4b arranged.
  • In the z-direction of the coordinate system follow one another metal surface or screen surface 9 - an intermediate layer of dielectric material 8 - antenna side, (first) coplanar 3a, 3b - layer insulation 1 3 - device side (second) coplanar 4a, 4b.
  • the coplanar lines 3a, 3b, 4a, 4b extend parallel to one another in the longitudinal direction x in the multilayer printed circuit board (2); Apart from short antenna-side and device-side longitudinal sections (strip lines 10a, 10b, IIa, IIb), the coplanar lines 3a, 3b, 4a, 4b completely overlap in the longitudinal direction and completely overlap in their transverse direction y perpendicular to the longitudinal direction x.
  • Strip lines 10a, 10b are likewise visible in FIG. 1, which project in the longitudinal direction x of the first coplanar line or the first high-frequency line 3a, 3b via the second coplanar line or second high-frequency line 4a, 4b for connection to a coaxial line, not shown here, to an antenna ; in the following synopsis with Fig. 3, this fact becomes even clearer.
  • FIG. 1 air is shown in FIG. 1 as the medium surrounding the antenna coupler 1; In addition to insulating properties, the air has no other function.
  • FIG. 2 shows an enlarged perspective view of a device-side end section of the antenna coupler according to FIG. 1.
  • Fig. 3 shows an enlarged perspective view of the antenna-side end portion of the antenna coupler with the strip lines 10a, 10b to the first high-frequency line 3a, 3b.
  • FIG. 4 shows in a sectional view to the yz plane visible, as the second high-frequency line 4a, 4b with its outer conductor 4b, but not with its inner conductor 4a, electrically conductive through the PCB core layer 6 with the metal surface 9 on the opposite other the two sides of the PCB core layer 6 is connected for the purpose of shielding.
  • Another sectional view in FIG. 5 shows the xz-plane of the antenna coupler. It becomes clear that a large number of connections or printed circuit board plated-through holes 1 2 hold the outer conductor 4 b with the metal surface 9 at the same potential.
  • the invention presented here is not limited to the embodiments shown; Without departing from the spirit of the invention, the second high-frequency line 4a, 4b can of course also be coupled on the antenna side, while the first high-frequency line 3a, 3b can be coupled on the device side.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)
  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
  • Combinations Of Printed Boards (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

Bei einem Antennenkoppler (1) zum Anschluss einer Hochfrequenzantenne an ein im Betrieb galvanisch mit einer Hochspannung beaufschlagbares Gerät, ist eine Mehrlagenleiterplatte (2) mit Leiterebenen, die in Tiefenrichtung (z) der Mehrlagenleiterplatte (2) von einander elektrisch isoliert sind, vorgesehen. Eine mit der Hochfrequenzantenne zu koppelnde oder gekoppelte erste Hochfrequenzleitung (3a, 3b) ist in einer ersten Leiterebenen angeordnet, während eine geräteseitig zu koppelnde oder gekoppelte zweite Hochfrequenzleitung (4a, 4b) in einer zweiten Leiterebenen der Mehrlagenleiterplatte (2) angeordnet ist. Die Mehrlagenleiterplatte (2) weist eine elektrisch isolierende Leiterplattenkernschicht (6) auf, wobei die erste und zweite Leiterebene sich auf derselben der beiden Seiten der Leiterplattenkernschicht (6) erstrecken, und wobei die geräteseitig zu koppelnde oder gekoppelte zweite Hochfrequenzleitung (4a, 4b) mit größerem Abstand von der Leiterplattenkernschicht (6) angeordnet ist als die erste Hochfrequenzleitung (3a, 3b), und femer die zweite Hochfrequenzleitung (4a, 4b) auf einer Aussenfläche der Mehrlagenleiterplatte (2) angeordnet ist. Der Antennenkoppler (1) umfasst eine elektrisch leitfähige Abschirmstruktur (5), die sich zum Teil auf der gegenüberliegenden anderen der beiden Seiten der Leiterplattenkernschicht (6) erstreckt und die ausgebildet ist, die erste Hochfrequenzleitung 3a, 3b) und geräteseitige Metallteile, die nicht Teil des Antennenkopplers ( 1 ) sind, gegen eine Wechselwirkung bei der Leitung von Hochfrequenzsignalen abzuschirmen.

Description

Antennenkoppler
FELD DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet Hochfrequenzleitungstechnik; sie betrifft einen Antennenkoppler zum Anschluss einer Hochfrequenzantenne nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In vielen technischen Geräten, die einen Hochfrequenz-Sender oder -Empfänger enthalten und gleichzeitig galvanisch mit einer erdbezogenen Hochspannung (Netzspannung) beaufschlagt sind, soll eine Antenne über ein Koaxialkabel angeschlossen werden. Die entsprechende Antenne und das Koaxialkabel müssen galvanisch vom Gerät isoliert sein, da ansonsten bei Berührung Lebensgefahr besteht.
Das Problem wurde bisher beispielsweise durch zwei parallel angeordnete Dipol-Antennen im Gerät gelöst, bei denen durch die ungewollte radiale Abstrahlung jedoch eine hohe Durchgangsdämpfung von mindestens 6dB für das Nutzsignal entsteht. Die ausgekoppelte Leistung wurde in ein Koaxialkabel eingespeist, um an eine abgesetzte Antenne weitergeleitet zu werden.
Eine bekannte Entkopplung über Kondensatoren (US4987391 ) besitzt entweder eine kleine Spannungsfestigkeit (1 kV) oder eine hohe Durchgangsdämpfung, da für eine hohe Spannungsfestigkeit der Kondensatoren eine große Bauform Voraussetzung ist, was sich aufgrund hohen induktiven Blindwiderstands und unerwünschter Abstrahlung negativ auf die Dämpfung auswirkt.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Es ist aus dem Dokument US7545243 bekannt, dass sich Leitungsstrukturen zur galvanischen Entkopplung eignen. Ein Nachteil dieser bekannten Lösung liegt jedoch ebenfalls in der geringen Spannungsfestigkeit.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Antennenkoppler zum Anschluss einer Hochfrequenzantenne dahingehend weiter zu entwickeln, wobei die oben genannten Nachteile behoben werden können.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 10.
Der erfindungsgemäße Antennenkoppler zur galvanischen Trennung der Antenne von dem Sender/Empfänger erzielt eine hohe Isolationsspannungsfestigkeit von bis zu 1 2kV Gleichspannung und Netz-Wechselspannung, zugleich aber auch eine ausserordentlich geringe Durchgangsdämpfung für das Hochfrequenz-Nutzsignal. Der erfindungsgemäße Antennenkoppler kann eine besonders geringe Durchgangsdämpfung innerhalb gewünschter Frequenzgrenzen erreichen, da die Koppelleitungen, also die erste und zweite Hochfrequenzleitung, mit besonders geringem Abstand voneinander in Tiefenrichtung der Mehrlagenleiterplatte angeordnet werden können. Es kann die üblicherweise verwendete Schichtdicke der Mehrlagenleiterplatte als Abstand zwischen den Koppelleitungen genutzt werden. Ein Abstand von beispielsweise 0,3 mm ist realisierbar.
Es wird eine große nutzbare Hochfrequenz-Bandbreite erreicht, die mehr als eine Oktave betragen kann, beispielsweise von 800 MHz bis 2200 MHz. Er kann durch Verwendung von Mehrlagenleiterplatten, beispielsweise 2-fach oder 4-fach Mehrlagenleiterplatten, kostengünstig hergestellt werden. Der Antennenkoppler wird also bevorzugt als Mehrlagenleiterplatte ausgeführt. Der Koppler wird aus zwei in geeigneter Art gekoppelten Hochfrequenzleitungen gebildet. Die geometrische Anordnung der Metallflächen (insbesondere Kupferflächen) der Hochfrequenzleitungen bildet den Koppler. Die Abstände zwischen den Kupferflächen sowie das elektrisch isolierende Trägermaterial der Mehrlagenleiterplatte sorgen für die notwendige Isolationsspannungsfestigkeit.
Vorliegend sind die Hochfrequenzleitungen zwei Koplanarleitungen, die in zwei verschiedene Lagen der Mehrlagenleiterplatte übereinander eingebettet sind. Diese Leitungen bestehen vorzugsweise je aus mindestens einer Streifenleitung für den Innenleiter und mindestens zwei Streifenleitungen für den Aussenleiter.
Diese zweimal drei Leiter sind in einer bevorzugten Ausführungsform im Abstand und in der Breite der Leitungen so gewählt, dass die resultierende Leitung einen Wellenwiderstand von 50 Ohm besitzt. Dies ermöglicht eine stossstellenfreie und damit verlustarme Weiterleitung der Hochfrequenzleistung vom Koaxialkabel zum Sender/Empfänger im Inneren des Gerätes.
Die Dicke des Dielektrikums (dielektrisches Material) ist vorzugsweise so gewählt, dass eine im jeweiligen Anwendungsfall benötigte Spannungsfestigkeit erreicht wird.
In bevorzugten Ausführungsformen halten die Anschlüsse der Koplanarleitungen an der Oberflache der Leiterplatte eine für die gewünschte Spannungsfestigkeit benötigte Kriechstromstrecke ein. Zu diesem Zweck ist in einem Ausführungsbeispiel die in der inneren Lage der Leiterplatte befindliche (typischerweise antennenseitige) Koplanarleitung über die Koppelzone hinaus mit veränderter Geometrie, also z.B. veränderter Leiterbreite und/oder Leiterabstände verlängert, bevor eine Kontaktierung zur Oberfläche hergestellt wird. Die bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Antennenkopplers ist als einseitig geschirmte Koppelstruktur ausgebildet. Die geräteseitige Koplanarleitung ist durch eine mit Leiterplatten-Durchkontaktierungen verbundene zusätzliche Schirmfläche ergänzt. Die Schirmfläche ist vorzugsweise so angeordnet, dass sie zusammen mit den Streifen leitern der geräteseitigen Koplanarleitung die Koaxialleitung, also antennenseitige Koplanarleitung teilweise ummantelt. Auf diese Weise ist zumindest die Schirmseite weniger sensibel gegen eine Beeinflussung durch Metaliteile im Inneren des Gerätes.
Zur Erzielung einer hohen Spannungsfestigkeit eignet sich als isolierendes Trägermaterial der Mehrlagenleiterplatte beispielsweise das bekannte Material FR-4, ein glasfaserverstärktes, epoxid-basiertes Material, welches eine Spannungsfestigkeit von mehr als 30kV/mm aufweist.
Es ist für ausreichend große Kriechstromstrecken an der Oberfläche der Leiterplatte zwischen den galvanisch isolierten Teilen zu sorgen. Für eine Spannungsfestigkeit von 1 2kV wird beispielsweise eine Kriechstromstrecke von etwas mehr als 10mm benötigt.
Der erfindungsgemässe Antennenkoppler wird nachfolgend mit Bezug auf die Figuren beschrieben. Nur ein Ausschnitt des Antennenkopplers, nämlich der Kopplungsbereich in der der Mehrlagenleiterplatte ist jeweils dargestellt.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. In den Figuren ist folgende Farbkodierung der dargestellten Strukturelemente verwendet: Hellblau: Luft
Orangerot und gelbgrün: Metallflächen von Streifenleitungen. Dunkelblaue und dunkelgrüne Abschnitte an Enden von Streifenleitungen (Mittelleitern) sind wie orangerote Abschnitte zu lesen, also als integrale Bestandteile der jeweiligen Streifenleitung zu verstehen, und haben an diesen Strukturelementen trotz ihrer anderen Farbgebung keine von einer orangeroten bzw. gelbgrünen Farbgebung abweichende Bedeutung.
Dunkelgrün: Dielektrische Schichtisolation
Hellgrün: Deckelisolation oder Kemschicht (Core) der Mehrlagenleiterplatte. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemässen Antennenkopplers mit zwei von einander durch eine Schichtisolation beabstandete und isolierte Koplanarleitungen auf einer Seite einer Leiterplattenkernschicht und mit einer elektrisch leitfähigen Abschirmstruktur, die sich zum Teil auf der gegenüberliegenden anderen der beiden Seiten der Leiterplattenkernschicht erstreckt und die ausgebildet ist, die erste Hochfrequenzleitung und geräteseitige Metallteile, die nicht Teil des Antennenkopplers sind, gegen eine Wechselwirkung bei der Leitung von Hochfrequenzsignalen abzuschirmen; vergrößerte perspektivische Ansicht eines geräteseitigen Endabschnitts des Antennenkopplers gemäss Fig. 1 ; vergrößerte perspektivische Ansicht des gegenüberliegenden antennenseitigen Endabschnitts des Antennenkopplers gemäss Fig. 1 ; Fig. 4 Schnittansicht des eingangsseitigen Abschnitts -dargestellt: yz-Ebene- des
Antennenkopplers; und eine
Fig. 5 weitere Schnittansicht -dargestellt: xz-Ebene- des Antennenkopplers.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen erfindungsgemässen Antennenkoppler 1 mit zwei von einander durch eine Schichtisolation 1 3 beabstandete und isolierte Koplanarleitungen 3a, 3b, 4a, 4b. Da die eine erste Koplanarleitung 3a, 3b von der zweiten Koplanarleitung 4a, 4b in dieser Darstellung konsequenterweise verdeckt wird, ist Fig. 4 für die Anordnung beider Koplanarleitungen 3a, 3b, 4a, 4b zueinander zur Hilfe zu nehmen.
Die Koplanarleitungen 3a, 3b, 4a, 4b sind auf einer Seite einer Leiterplattenkernschicht 6 angeordnet und mit einer elektrisch leitfähigen Abschirmstruktur 5 abgeschirmt, wobei sich diese Abschirmstruktur 5 zum Teil auf der gegenüberliegenden anderen der beiden Seiten der Leiterplattenkernschicht 6 erstreckt und so ausgebildet ist, dass die erste Hochfrequenzleitung 3a, 3b und hier nicht dargestellte, geräteseitige Metallteile, die nicht Teil des Antennenkopplers sind, bei der Leitung von Hochfrequenzsignalen nicht in Wechselwirkung treten.
In Fig. 1 sind in y-Richtung des dargestellten Koordinatensystems beide Koplanarleitungen 3a. 3b, 4a, 4b jeweils in der Abfolge Aussenleiter 3b, 4b- Innenleiter 3a, 4a- Aussenleiter 3b, 4b angeordnet. In z-Richtung des Koordinatensystems folgen aufeinander eine Metallfläche bzw. Schirmfläche 9 - eine Zwischenschicht aus dielektrischem Material 8 - antennenseitige, (erste) Koplanarleitung 3a, 3b - Schichtisolation 1 3 - geräteseitige (zweite) Koplanarleitung 4a, 4b. Die Koplanarleitungen 3a, 3b, 4a, 4b verlaufen in der Mehrlagenleiterplatte (2) in Längsrichtung x zueinander parallel; abgesehen von kurzen antennenseitigen und geräteseitigen Längsabschnitten (Streifenleitungen 10a, 10b, I I a, I I b) überdecken sich die Koplanarleitungen 3a, 3b, 4a, 4b in Längsrichtung vollständig und sie überdecken sich in ihrer zur Längsrichtung x senkrecht stehenden Querrichtung y vollständig.
Als Beispielmasse für die hier dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemässen Antennenkopplers sind die folgenden Werte hilfreich, wobei die hier angegebenen Werte der Breite in y-Richtung zu betrachten sind, die Längenwerte in x-Richtung und die Dickenwerte in z-Richtung:
- Breite Innenleiter 3a, 4a: 3mm
- Breite Aussenleiter 3b, 4b: 2mm
- Länge Koplanarleitungen 3a, 3b, 4a, 4b: 25mm
- Dicke Schichtisolation 1 3: 0,3mm
- relative Dielektrizitätszahl der Schichtisolation 1 3: εΓ=4,5
- seitlicher Abstand Innenleitern 3a, 4a und Aussenleitern 3b, 4b: 1 ,2mm
In Fig. 1 sind ebenfalls Streifenleitungen 10a, 10b sichtbar, die in Längsrichtung x der ersten Koplanarleitung bzw. der ersten Hochfrequenzleitung 3a, 3b über die zweite Koplanarleitung bzw. zweite Hochfrequenzleitung 4a, 4b zwecks Anschlusses an eine hier nicht dargestellte Koaxialleitung zu einer Antenne hinausragen; in der folgenden Zusammenschau mit Fig. 3 wird dieser Sachverhalt noch deutlicher.
Mit 7 ist in Fig.1 Luft als das den Antennenkoppler 1 umgebende Medium dargestellt; neben isolierenden Eigenschaften weist die Luft keine weitere Funktion auf.
Fig. 2 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines geräteseitigen Endabschnitts des Antennenkopplers gemäss Fig. 1. Hier wird deutlich, dass die zweite Hochfrequenzleitung 4a, 4b mit Streifenleitungen I I a, 1 l b in x-Richtung über die erste Hochfrequenzleitung 3a, 3b zwecks Anschlusses an ein hier nicht näher gezeigtes Gerät hinausragt.
Wie bereits zur Fig. 1 andeutet, zeigt Fig. 3 in einer vergrösserten perspektivischen Darstellung den antennenseitigen Endabschnitt des Antennenkopplers mit den Streifenleitungen 10a, 10b zu der ersten Hochfrequenzleitung 3a, 3b.
In der Fig. 4 ist in einer Schnittansicht zur yz-Ebene sichtbar dargestellt, wie die zweite Hochfrequenzleitung 4a, 4b mit ihrem Aussenleiter 4b, jedoch nicht mit ihrem Innenleiter 4a, elektrisch leitfähig durch die Leiterplattenkernschicht 6 hindurch mit der Metallfläche 9 auf der gegenüberliegenden anderen der beiden Seiten der Leiterplattenkernschicht 6 zwecks Schirmung verbunden ist. Eine weitere Schnittdarstellung zeigt in Fig. 5 die xz-Ebene des Antennenkopplers. Hierbei wird deutlich, dass eine Vielzahl von Verbindungen bzw. Leiterplatten-Durchkontaktierungen 1 2 den Aussenleiter 4b mit der Metallfläche 9 auf gleichem Potential halten.
Selbstverständlich ist die hier vorgestellte Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt; ohne den Erfmdungsgedanken zu verlassen, ist beispielsweise die zweite Hochfrequenzleitung 4a, 4b selbstverständlich auch antennenseitig koppelbar, während die erste Hochfrequenzleitung 3a, 3b geräteseitig koppelbar sein kann.
Bezugszeichenliste
1 Antennenkoppler
2 Mehrlagenleiterplatte
3a, 3b erste Hochfrequenzleitung mit Innenleiter und Aussenleiter, erste Koplanarleitung
4a, 4b zweite Hochfrequenzleitung mit Innenleiter und Aussenleiter zweite Koplanarleitung
5 Abschirmstruktur
6 Leiterplattenkernschicht
7 Luft
8 dielektrisches Material
9 Metallfläche, Schirmfläche
10a, 10b Steifenleitung zu 3a, 3b
I I a, I I b Streifenleitung zu 4a, 4b
1 2 Verbindung, Leiterplatten-Durchkontaktierungen
1 3 Schichtisolation

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 Antennenkoppler (1 ) zum Anschluss einer Hochfrequenzantenne an ein im Betrieb galvanisch mit einer Hochspannung beaufschlagbares Gerät, umfassend
eine Mehrlagenleiterplatte (2) mit Leiterebenen, die in Tiefenrichtung (z) der Mehrlagenleiterplatte (2) von einander elektrisch isoliert sind,
mindestens eine mit der Hochfrequenzantenne zu koppelnde oder gekoppelte erste Hochfrequenzleitung (3a, 3b) in einer ersten Leiterebene,
mindestens eine geräteseitig zu koppelnde oder gekoppelte zweite Hochfrequenzleitung (4a, 4b) in einer zweiten Leiterebene der Mehrlagenleiterplatte (2), dadurch gekennzeichnet, dass
die Mehrlagenleiterplatte (2) eine elektrisch isolierende Leiterplattenkernschicht (6) aufweist,
die erste und zweite Leiterebene sich auf derselben der beiden Seiten der Leiterplattenkernschicht (6) erstrecken,
wobei die geräteseitig zu koppelnde oder gekoppelte zweite
Hochfrequenzleitung (4a, 4b) mit größerem Abstand von der Leiterplattenkernschicht (6) angeordnet ist als die erste Hochfrequenzleitung (3a, 3b),
- wobei die zweite Hochfrequenzleitung (4a, 4b) auf einer Aussenfläche der
Mehrlagenleiterplatte (2) angeordnet ist
und wobei der Antennenkoppler (1 ) eine elektrisch leitfähige Abschirmstruktur (5) aufweist, die sich zum Teil auf der gegenüberliegenden anderen der beiden Seiten der Leiterplattenkernschicht (6) erstreckt und die ausgebildet ist, die erste
Hochfrequenzleitung (3a, 3b) und geräteseitige Metallteile, die nicht Teil des Antennenkopplers (1 ) sind, gegen eine Wechselwirkung bei der Leitung von
Hochfrequenzsignalen abzuschirmen. Antennenkoppler ( 1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Hochfrequenzleitung (3a, 3b, 4a, 4b) in der Mehrlagenleiterplatte (2) in Längsrichtung (x) der ersten und zweiten Hochfrequenzleitung (3a, 3b, 4a, 4b) zueinander parallel verlaufen.
Antennenkoppler ( 1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenzleitungen (3a, 3b, 4a, 4b) - abgesehen von kurzen antennseitigen- und geräteseitigen Längsabschnitten der Hochfrequenzleitungen (3a, 3b, 4a, 4b) - sich in Längsrichtung vollständig überdecken.
Antennenkoppler (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die beabstandeten Hochfrequenzleitungen (3a, 3b, 4a, 4b) einander in ihrer zur Längsrichtung senkrecht stehenden Querrichtung (y) vollständig überdecken.
Antennenkoppler ( 1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Hochfrequenzleitungen (3a, 3b, 4a, 4b) als
Koplanarleitungen ausgebildet sind.
Antennenkoppler (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Abschirmstruktur (5) eine Metallfläche (9) aufweist, die die erste Hochfrequenzleitung (3a, 3b) teilweise ummantelt.
Antennenkoppler (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass in jeder Leiterebene mindestens eine Streifenleitung (10a, 1 l a) zur Kopplung an einen antennenseitigen bzw. geräteseitigen Innenleiter und mindestens zwei Streifenleitungen (1 Ob, I I b) zur Kopplung an einen
antennenseitigen bzw. geräteseitigen Aussenleiter aufweisen. Antennenkoppler (1 ) nach Anspruch 7, bei dem die Streifenleitungen (10a, 10b, 1 l a, 1 1 b) der ersten und zweiten Hochfrequenzleitungen (3a, 3b, 4a, 4b) einen jeweiligen seitlichen, also senkrecht zur Längsrichtung (x) der Streifenleitungen (10a, 10b, 1 l a,
1 1 b) zu messenden Abstand voneinander in der betreffenden Leiterebene, und eine jeweilige, in der betreffenden Leiterebene in seitlicher Richtung (y) zu messende Breite aufweisen, die in Kombination einen Wellenwiderstand der betreffenden
Hochfrequenzleitung von 50 Ohm bewirken. Antennenkoppler (1 ) nach Anspruch 6 oder 7, bei dem die zweite
Hochfrequenzleitung mit ihrem Aussenleiter (4b), jedoch nicht mit ihrem Innenleiter (4a), elektrisch leitfähig durch die Leiterplattenkernschicht (6) hindurch mit der Metallfläche (9) auf der gegenüberliegenden anderen der beiden Seiten der
Leiterplattenkernschicht (6) verbunden ist. Antennenkoppler (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass er eine Spannungsfestigkeit von bis zu 1 2 kV zwischen der ersten und zweiten Leiterebene aufweist.
PCT/EP2010/004825 2009-10-14 2010-08-06 Antennenkoppler WO2011044965A1 (de)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2010306171A AU2010306171B2 (en) 2009-10-14 2010-08-06 Antenna coupler
US13/501,916 US9147925B2 (en) 2009-10-14 2010-08-06 Antenna coupler
NZ599934A NZ599934A (en) 2009-10-14 2010-08-06 Antenna coupler for connecting an RF antenna to a high voltage appliance
PL10747815T PL2489095T3 (pl) 2009-10-14 2010-08-06 Sprzęgacz antenowy
EP10747815.8A EP2489095B1 (de) 2009-10-14 2010-08-06 Antennenkoppler
BR112012008788-6A BR112012008788B1 (pt) 2009-10-14 2010-08-06 Acoplador de antena

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP09173079.6 2009-10-14
EP09173079 2009-10-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011044965A1 true WO2011044965A1 (de) 2011-04-21

Family

ID=42937550

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2010/004825 WO2011044965A1 (de) 2009-10-14 2010-08-06 Antennenkoppler

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9147925B2 (de)
EP (1) EP2489095B1 (de)
AU (1) AU2010306171B2 (de)
BR (1) BR112012008788B1 (de)
NZ (1) NZ599934A (de)
PL (1) PL2489095T3 (de)
WO (1) WO2011044965A1 (de)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102032907B1 (ko) * 2013-04-22 2019-10-16 삼성전자주식회사 반도체 소자, 반도체 패키지 및 전자 시스템
US9653768B2 (en) * 2014-06-23 2017-05-16 Blue Danube Systems, Inc. Coupling of signals on multi-layer substrates
US10575395B2 (en) 2016-06-07 2020-02-25 Honeywell International Inc. Band pass filter-based galvanic isolator
CN114094317B (zh) * 2021-10-22 2023-12-01 西安电子工程研究所 一种多层复合材料带状线天线、一体化成型模具及方法
WO2023085840A1 (en) * 2021-11-12 2023-05-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Wide scanning patch antenna array

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4987391A (en) 1990-03-14 1991-01-22 Kusiak Jr Michael Antenna cable ground isolator
US20050017821A1 (en) * 2001-11-30 2005-01-27 Andrzej Sawicki Directional coupler
US7545243B2 (en) 2005-09-28 2009-06-09 Siemens Milltronics Process Instruments, Inc. Galvanic isolation mechanism for a planar circuit

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5689216A (en) * 1996-04-01 1997-11-18 Hughes Electronics Direct three-wire to stripline connection
US6023209A (en) * 1996-07-05 2000-02-08 Endgate Corporation Coplanar microwave circuit having suppression of undesired modes
US6903459B2 (en) * 2001-05-17 2005-06-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. High frequency semiconductor device
JP4097138B2 (ja) * 2003-03-10 2008-06-11 独立行政法人科学技術振興機構 インピーダンス整合回路とそれを用いた半導体素子及び無線通信装置
KR101168608B1 (ko) * 2006-03-31 2012-07-30 쿄세라 코포레이션 유전체 도파로 디바이스와, 이것을 구비하는 이상기, 고주파 스위치 및 감쇠기와, 고주파 송신기, 고주파 수신기, 고주파 송수신기, 레이더 장치, 어레이 안테나 장치, 및 유전체 도파로 디바이스의 제조 방법
TWI348247B (en) * 2008-04-15 2011-09-01 Univ Nat Taiwan Ground-plane slotted type signal transmission circuit board structure

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4987391A (en) 1990-03-14 1991-01-22 Kusiak Jr Michael Antenna cable ground isolator
US20050017821A1 (en) * 2001-11-30 2005-01-27 Andrzej Sawicki Directional coupler
US7545243B2 (en) 2005-09-28 2009-06-09 Siemens Milltronics Process Instruments, Inc. Galvanic isolation mechanism for a planar circuit

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHIEH-PIN CHANG ET AL: "A 3-dB Quadrature Coupler Using Broadside-Coupled Coplanar Waveguides", IEEE MICROWAVE AND WIRELESS COMPONENTS LETTERS, IEEE SERVICE CENTER, NEW YORK, NY, US, vol. 18, no. 3, 1 March 2008 (2008-03-01), pages 191 - 193, XP011205042, ISSN: 1531-1309 *
FRANCO DI PAOLO: "Networks and devices using planar transmission lines", 2000, CRC PRESS LLC, Florida, USA, ISBN: 0-8493-1835-1, article "Chapter 10: Coplanar waveguides", XP002605987 *
S.S. BEDAIR AND INGO WOLF: "Fast and accurate analytic formulas for calculating the parameters of a general broadside-coupled coplanar waveguide for (M)MIC applications", IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, vol. 37, no. 5, 1 May 1989 (1989-05-01), Piscataway, USA, pages 843 - 850, XP002605986 *

Also Published As

Publication number Publication date
AU2010306171B2 (en) 2015-06-18
PL2489095T3 (pl) 2018-03-30
US9147925B2 (en) 2015-09-29
NZ599934A (en) 2013-07-26
US20120262254A1 (en) 2012-10-18
BR112012008788B1 (pt) 2021-08-17
AU2010306171A1 (en) 2012-05-24
BR112012008788A2 (pt) 2020-08-25
EP2489095A1 (de) 2012-08-22
EP2489095B1 (de) 2017-10-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69826223T2 (de) In Mikrostreifenleitungstechnik ausgeführte Antenne und diese enthaltende Vorrichtung
DE69821884T2 (de) Multifrequenzstreifenleitungsantenne und Gerät mit einer derartigen Antenne
DE69936903T2 (de) Antenne für zwei Frequenzen für die Radiokommunikation in Form einer Mikrostreifenleiterantenne
DE3433068C2 (de)
EP1759438B1 (de) Antenne
DE963529C (de) Richtungskoppler fuer Bandleitungen
DE69012732T2 (de) Durchgehende Verbindungen in Mehrschichtschaltungen.
EP0033441A1 (de) Impulsübertrager und dessen Verwendung als Trennübertrager
WO2006000116A1 (de) Breitband-patchantenne
EP3244483B1 (de) Schirmgehäuse für hf-anwendungen
DE102005009061A1 (de) Koaxialgleichstromsperre
EP3132660A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur signalübertragung von differentiellen datensignalen
EP2489095B1 (de) Antennenkoppler
DE202019101043U1 (de) Phasenschiebermodulanordnung zum Einsatz in einer Mobilfunkantenne
DE102008013416A1 (de) Anordnung mit einem Generator und einem Transformator
DE102012110787B4 (de) Koppelstruktur zur galvanisch getrennten Signalübertragung, Kommunikationsstruktur und Wechselrichter
DE69613412T2 (de) Modenwandler für Hohlleiter und Mikrostreifenleiter und damit ausgeführter Empfangsumsetzer
EP0520197A2 (de) Folienantenne
EP2068391A2 (de) Einrichtung mit überkreutzter Streifenleitung
DE3238806C2 (de) Symmetriereinrichtung
DE102022211204B3 (de) Elektrisches Verbindungselement, elektrische Schaltungsanordnung und Fahrzeug
DE1163926B (de) Empfaengeranschlussschnur fuer erdunsymmetrische Empfangsantennenanlagen
EP0891646B1 (de) Signalleiter
WO2022038003A1 (de) Antenne
DE202019101042U1 (de) Phasenschiebermodulanordnung zum Einsatz in einer Mobilfunkantenne

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10747815

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2010747815

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 3508/DELNP/2012

Country of ref document: IN

Ref document number: 2010747815

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2010306171

Country of ref document: AU

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2010306171

Country of ref document: AU

Date of ref document: 20100806

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13501916

Country of ref document: US

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112012008788

Country of ref document: BR

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 112012008788

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20120413