EP0302479A1 - Streifenleitungskoppler - Google Patents

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EP0302479A1
EP0302479A1 EP88112654A EP88112654A EP0302479A1 EP 0302479 A1 EP0302479 A1 EP 0302479A1 EP 88112654 A EP88112654 A EP 88112654A EP 88112654 A EP88112654 A EP 88112654A EP 0302479 A1 EP0302479 A1 EP 0302479A1
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conductor
coupling arrangement
another
stripline
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Helmut Dipl.-Ing. Junghans
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Siemens AG
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Siemens AG
Siemens Corp
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/12—Coupling devices having more than two ports
    • H01P5/16—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port
    • H01P5/18—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers
    • H01P5/184—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers the guides being strip lines or microstrips
    • H01P5/185—Edge coupled lines

Definitions

  • the invention relates to a stripline coupler for integrated high-frequency circuits, in which a plurality of coupled striplines with a closely adjacent course to one another are applied in a spiral shape to a dielectric substrate.
  • a coupler is known from DE-0S 28 39 874.
  • the invention has for its object to provide a simple stripline coupler with good insulation in its construction.
  • FIG. 1 shows a top view of one half of a coupler with a quadruple stripline structure.
  • the four conductor tracks L1, L2, L3 and L4 are applied on a dielectric substrate S1, for example AlO-ceramic on the front, using stripline technology in a closely adjacent course to one another in a rectangular spiral shape.
  • the back of the substrate S1 is metallized over the entire surface.
  • metallized contacting areas 1 to 7 for contacting with connection elements (not shown in the figure) are applied, which, for example, with a pincer-shaped end region, enclose the substrate on the long side and rest in contact on the metallization areas.
  • the conductor tracks L1 and L3 are guided to the contacting area 1, the conductor tracks L2 and L4 via a connecting line 10 to the contacting area 3.
  • the line ends of the conductor tracks L2 and L4 are connected via the plated-through holes 8 and 9 and a connecting line 15 applied to the rear of the substrate within a recess 17 of the metallization.
  • the line ends located in the inner region of the spiral are plated through-holes 11, 12, 13 and 14 to the rear of the substrate S1, the entire surface metallization of the rear surface having a corresponding cutout 16 in the area of these holes.
  • the second coupler half is constructed in accordance with the conductor structure shown in FIG. 1.
  • the substrate S2 carrying the second coupler half is placed with its metallized side on the metallized side of the first substrate S1 and connected in a contacting manner (cf. the illustration in FIG. 2).
  • the outer ends of the conductor tracks are on the right-hand side and, in the same way as in the first half of the coupler, are led to the contacting areas 5 and 7.
  • the rotation of the second substrate S2 by 180 ° relative to the first substrate S1 results in a position for the line ends lying in the inner region of the spiral such that the vias 11 to 14 of the two coupler halves associated with the line ends lie opposite one another in the reverse order.
  • a bundle is defined as the number of conductor tracks of the coupler. In the exemplary embodiment shown, these are four conductor tracks, but any other number is also possible. This distance s between adjacent conductor bundles is equal to the distance of the conductor paths within a conductor bundle.
  • Fig. 3 shows a schematic representation of a coupler with 2-fold stripline structure in a planar arrangement.
  • the conductor tracks L5, L6 and L7, L8 of the two coupler halves which are applied in a rectangular spiral shape, are wound in the same direction, counterclockwise in the exemplary embodiment.
  • the line ends located in the inner region of the spiral are connected to one another via bond connections 18, 19, this again taking place in such a way that the outer strip conductor L5 or L7 of one coupler half is connected to the inner strip conductor L6 or L8 of the other coupler half.
  • the total lengths of both strip conductors of the coupler are therefore the same.
  • the distance s between the two coupler halves is equal to the distance between the conductor tracks within a conductor track bundle.

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  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)
  • Photoreceptors In Electrophotography (AREA)
  • Acyclic And Carbocyclic Compounds In Medicinal Compositions (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Streifenleitungskoppler für integrierte Hochfrequenzschaltkreise, bei dem auf einem dielektrischen Substrat (S1) mehrere gekoppelte Streifenleitungen mit eng benachbartem Verlauf zueinander in Spiralform aufgebracht sind. Eine solche Kopplerstruktur besitzt jedoch eine unzureichende Isolation, bedingt durch die unterschiedliche Länge der spiralförmig angeordneten Leiterbahnen. Zur Verbesserung der Isolation ist vorgesehen, daß die Leiterbahnen des Kopplers in zwei Kopplerhälften aufgeteilt sind, deren im Innenbereich der Spirale liegenden Leitungsenden (11, 12, 13, 14) derart miteinander verbunden sind, daß die Leitungsenden der einen Kopplerhälfte in der Reihenfolge von der äußeren zur inneren Leiterbahn mit den Leitungsenden der anderen Kopplerhälfte in der Reihenfolge von der inneren zur äußeren Leiterbahn zusammengeführt sind.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Streifenleitungskoppler für integrierte Hochfrequenzschaltkreise, bei dem auf einem dielektrischen Substrat mehrere gekoppelte Streifenleitungen mit eng benachbartem Verlauf zueinander in Spiralform aufge­bracht sind. Ein solcher Koppler ist durch die DE-0S 28 39 874 bekannt.
  • Eine derartige Kopplerstruktur mit seitengekoppelten mehrfachen Streifenleitungen besitzt jedoch eine unzureichende Isolation, bedingt durch die unterschiedliche Länge der spiralförmig ange­ordneten Leiterbahnen. Dabei kann bei entsprechend großer Wick­lungszahl der äußere Streifenleiter erheblich länger sein als der innere Streifenleiter. Durch die unterschiedlichen Streifen­leiterlängen entstehen an den Koppler-Ein/Ausgängen unerwünschte Reflexionen, welche die Isolation insbesondere im hohen Fre­quenzbereich stark herabsetzen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen in seinem Auf­bau einfachen Streifenleitungskoppler mit guter Isolation zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit einem Streifenlei­tungskoppler der eingangs beschriebenen Art in der Weise gelöst, daß die Leiterbahnen des Kopplers in zwei Kopplerhälften aufge­teilt und ihre innenliegenden Leitungsenden derart miteinander verbunden sind, daß die Leitungsenden der einen Kopplerhälfte in der Reihenfolge von der äußeren zur inneren Leiterbahn mit den Leitungsenden der anderen Kopplerhälfte in der Reihenfolge von der inneren zur äußeren Leiterbahn zusammengeführt sind.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungs­gegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Nachstehend wird die Erfindung anhand in der Zeichnung darge­stellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
  • Es zeigen
    • Fig. 1 die Leiterbahnstruktur einer Kopplerhälfte,
    • Fig. 2 einen Streifenleitungskoppler in perspektifischer Dar­stellung der Einzelelemente und
    • Fig. 3 eine Leiterbahnstruktur in planarer Anordnung.
  • Fig. 1 zeigt in einer Draufsicht eine Hälfte eines Kopplers mit 4-facher Streifenleiterstruktur. Dabei sind auf einem dielektri­schen Substrat S1, beispielsweise Al O -Keramik auf der Vorder­seite die vier Leiterbahnen L1, L2, L3 und L4 in Streifenlei­tungstechnik in eng benachbartem Verlauf zueinander in rechteck­förmiger Spiralform aufgebracht. Die Rückseite des Substrats S1 ist ganzflächig metallisiert. Entlang der Längsseite des Sub­strats S1 sind metallisierte Kontaktierungsflächen 1 bis 7 zur Kontaktierung mit Anschlußelementen (in der Fig. nicht darge­stellt) aufgebracht, die mit ihrem beispielsweise zangenförmig ausgebildeten Endbereich das Substrat an der Längsseite um­schließen und kontaktierend auf den Metallisierungsflächen auf­liegen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Leiterbahnen L1 und L3 an die Kontaktierungsfläche 1, die Leiterbahnen L2 und L4 über eine Anschlußleitung 10 an die Kontaktierungsfläche 3 geführt. Die Verbindung der Leitungsenden der Leiterbahnen L2 und L4 erfolgt dabei über die Durchkontaktierungen 8 und 9 und eine an der Rückseite des Substrats innerhalb einer Aussparung 17 der Metallisierung aufgebrachten Verbindungsleitung 15.
  • Die im Innenbereich der Spirale liegenden Leitungsenden sind über Durchkontaktierungen 11, 12, 13 und 14 zur Rückseite des Substrats S1 durchkontaktiert, wobei im Bereich dieser Durchkon­taktierungen die ganzflächige Metallisierung der Rückseite eine entsprechende Aussparung 16 aufweist.
  • Die zweite Kopplerhälfte ist entsprechend der in Fig. 1 gezeig­ten Leiterstruktur aufgebaut. In einer um 180° um die parallel zur Schmalseite des Substrats verlaufende Mittelachse M gedreh­ten Lage wird das die zweite Kopplerhälfte tragende Substrat S2 mit seiner metallisierten Seite auf die metallisierte des ersten Substrats S1 aufgelegt und kontaktierend verbunden (vgl. hierzu die Darstellung in Fig. 2). Bei dem in der Figur unten liegenden Substrat S2 befinden sich die äußeren Leitungsenden der Leiter­bahnen an der rechten Seite und sind in entsprechender Weise wie bei der ersten Kopplerhälfte an die Kontaktierungsflächen 5 und 7 geführt. Durch die Drehung des zweiten Substrats S2 um 180° gegenüber dem ersten Substrat S1 ergibt sich für die im In­nenbereich der Spirale liegenden Leitungsenden eine solche Lage, daß die den Leitungsenden zugehörigen Durchkontaktierungen 11 bis 14 beider Kopplerhälften einander in umgekehrter Reihenfolge gegenüberliegen. Das bedeutet also, daß die Leiterbahn L1 der ersten Kopplerhälfte mit der Leiterbahn L4 der zweiten Koppler­hälfte verbunden ist und in entsprechender Weise die Leiterbah­nen L2, L3 und L4 der ersten Kopplerhälfte mit den Leiterbahnen L3, L2 und L1 der zweiten Kopplerhälfte verbunden sind. Durch die derart vorgenommene Verbindung der Leiterbahnen der beiden Kopplerhälften wird erreicht, daß insgesamt jede der vier spi­ralförmig aufgewickelten Leiterbahnen gleich lang ist, wodurch sich eine hohe Isolation ergibt.
  • Durch die Aufteilung der Leiterbahnen in zwei Kopplerhälften, die masseseitig zusammengefügt sind, ergibt sich auch ein sehr platzsparender Aufbau des Kopplers. Dieser Vorteil wird zusätz­lich noch verbessert durch den geringen gegenseitigen Abstand zwischen zwei benachbarten Leiterbahnbündeln. Ein Bündel ist dabei definiert als Anzahl der Leiterbahnen des Kopplers. Dies sind im dargestellten Ausführungsbeispiel vier Leiterbahnen, je­doch ist auch eine beliebig andere Anzahl möglich. Dieser Ab­stand s zwischen benachbarten Leiterbahnbündeln ist gleich dem Abstand der Leiterbahnen innerhalb eines Leiterbahnbündels.
  • Fig. 3 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Koppler mit 2-facher Streifenleiterstruktur in planarer Anordnung. Da­bei sind die beiden spiralförmig aufgewickelten Kopplerhälften statt Rückseite an Rückseite planar angeordnet, d. h. benachbart auf der selben Seite eines Substrats S3, dessen Rückseite ganz­flächig metallisiert ist. Die in rechteckförmiger Spiralform aufgebrachten Leiterbahnen L5, L6 und L7, L8 der beiden Koppler­hälften sind in derselben Richtung aufgewickelt, im Ausführungs­beispiel entgegen dem Uhrzeigersinn. Die im Innenbereich der Spirale liegenden Leitungsenden sind über Bondverbindungen 18, 19 miteinander verbunden, wobei dies wiederum in der Weise er­folgt, daß der äußere Streifenleiter L5 bzw. L7 der einen Kopp­lerhälfte mit dem inneren Streifenleiter L6 bzw. L8 der anderen Kopplerhälfte verbunden ist. Damit sind die Gesamtlängen beider Streifenleiter des Kopplers gleich. Der Abstand s zwischen den beiden Kopplerhälften ist gleich dem Abstand der Leiterbahnen innerhalb eines Leiterbahnbündels.

Claims (5)

1. Streifenleitungskoppler für integrierte Hochfrequenzschalt­kreise, bei dem auf einem dielektrischen Substrat mehrere ge­koppelte Streifenleitungen mit eng benachbartem Verlauf zueinan­der in Spiralform aufgebracht sind,
dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter­bahnen des Kopplers in zwei Kopplerhälften aufgeteilt und ihre innenliegenden Leitungsenden derart miteinander verbunden sind, daß die Leitungsenden der einen Kopplerhälfte in der Reihenfolge von der äußeren zur inneren Leiterbahn mit den Leitungsenden der anderen Kopplerhälfte in der Reihenfolge von der inneren zur äußeren Leiterbahn zusammengeführt sind.
2. Streifenleitungskoppler nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kopplerhälften auf zwei getrennten, einseitig metallisierten Substraten aufgebracht sind und daß die innen liegenden Lei­tungsenden der Leiterbahnen beider Kopplerhälften über Durchkon­taktierungen in den mit ihrer metallisierten Seite aufeinander­liegenden Substraten miteinander verbunden sind.
3. Streifenleitungskoppler nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Metalli­sierung der metallisierten Substratseite im Bereich der Durch­kontaktierungen Aussparungen aufweist.
4. Streifenleitungskoppler nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß beide Koppler­hälften auf der selben Seite eines einseitig metallisierten Sub­strats unter einem geringen gegenseitigen Abstand zueiander an­geordnet sind und ihre innen liegenden Leitungsenden über Bond­elemente miteinander verbunden sind.
5. Streifenleitungskoppler nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwi­schen den Leiterbahnen benachbarter Leiterbahnbündel gleich ist dem Abstand der Leiterbahnen innerhalb eines Leiterbahnbündels.
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