EP3713009A1 - Hohlleiteranordnung, wellenleitersystem und verwendung einer hohlleiteranordnung - Google Patents
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- EP3713009A1 EP3713009A1 EP19164437.6A EP19164437A EP3713009A1 EP 3713009 A1 EP3713009 A1 EP 3713009A1 EP 19164437 A EP19164437 A EP 19164437A EP 3713009 A1 EP3713009 A1 EP 3713009A1
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- H01P3/00—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
- H01P3/12—Hollow waveguides
Definitions
- the invention relates to a waveguide arrangement having a waveguide body according to the preamble of claim 1.
- the invention also relates to a waveguide system comprising a waveguide arrangement and a first waveguide arrangement with a waveguide body, according to the preamble of claim 9.
- the invention also relates to a use of a waveguide arrangement.
- wired data transmission can essentially be divided into two different technologies.
- data transmission by means of metallic conductors and, on the other hand, optical data transmission by means of glass fibers are known.
- Optical data transmission is extremely low-loss and possible at high data rates.
- Optical data transmission however, always requires a conversion of electrical signals into optical signals and vice versa, which makes complex transmission and reception structures necessary for this type of signal transmission.
- the present invention relates to data transmission via so-called electromagnetic waveguides, in particular waveguides.
- Such waveguides are already well known in electrical engineering, in particular in communications engineering or high-frequency engineering.
- the electrical signal is modulated onto a carrier frequency, in particular in the millimeter wave range (for example 80 GHz), and transmitted as an electromagnetic wave along the waveguide.
- a carrier frequency in particular in the millimeter wave range (for example 80 GHz)
- the process does not require electro-optical conversion.
- metallic waveguides the concept has the advantage of being able to transmit very high data rates. Accordingly, waveguides can be used advantageously when high demands are placed on the transmission bandwidth and / or the transmission distance of wired communication.
- signal transmission via a waveguide is fundamentally advantageous, it has been shown in practice that at waveguide transitions, i.e. at the connection points of the waveguide to an antenna arrangement or another waveguide, for example, there is sometimes interference at its end face and due to a non-ideal transfer of a electromagnetic wave can lead to electromagnetic radiation. In this way, for example, adjacent signal lines, in particular adjacent further waveguides and electronic systems arranged in the vicinity, can be disturbed.
- the present invention is based on the object of providing an improved waveguide arrangement in which the undesired propagation of electromagnetic waves can be avoided or at least suppressed.
- the present invention is also based on the object of providing an improved waveguide system in which, in particular, undesired emission of electromagnetic waves at a waveguide junction can be avoided or at least suppressed.
- the invention is also based on the object of providing an advantageous use of a waveguide arrangement.
- the object is achieved for the waveguide arrangement by the features of claim 1, for the waveguide system by the features of claim 9 and for use by the features of claim 15.
- a waveguide arrangement comprising a waveguide body with a first opening extending from a first end of the waveguide body to a second end of the waveguide body to form a first waveguide.
- a waveguide in the sense of the present invention is particularly suitable for transmitting an electromagnetic wave along its longitudinal axis or central axis.
- An electromagnetic wave in the context of the invention means an electromagnetic wave that does not lie within the light spectrum used for optical signal transmission.
- the invention is particularly suitable for the transmission of an electromagnetic wave in the millimeter range (30 GHz to 300 GHz) and submillimeter range (300 GHz to 3 THz).
- a direction of transmission of the electromagnetic wave is not important in the context of the invention.
- the electromagnetic wave can thus, for example, be transmitted from the first end of the waveguide body to the second end of the waveguide body - or vice versa.
- a bidirectional and / or dual-polar transmission is also possible within the scope of the invention. Insofar as reference is made below to a specific direction of transmission of the electromagnetic wave or to a certain type of transmission (e.g. type of polarization) of the electromagnetic wave, this should only be added to the simplified description of the invention and should not be understood as restrictive.
- a waveguide is usually a tubular structure with a mostly rectangular, circular or elliptical cross section.
- the first waveguide (and the further waveguides described below) are formed by means of the opening or a recess in the waveguide body.
- the waveguide body is preferably a solid body.
- an end face formed on the second end of the waveguide body has at least one damping means which is designed to suppress the propagation of electromagnetic waves on the end face.
- the term “suppress” is to be understood as a reduction in the propagation of the electromagnetic waves up to a complete avoidance of their propagation.
- a signal decoupling for waveguides in particular for waveguide bundles, can be provided.
- damping means can be provided. For example, only a single damping means can be provided. However, two damping means, three damping means, four damping means, five damping means, six damping means or even more damping means can be provided in order to suppress the propagation of electromagnetic waves on the end face.
- the damping means can in particular be designed to design the surface structure of the end face in such a way that it has damping properties.
- the at least one damping means is preferably designed and arranged to suppress the propagation of electromagnetic waves by destructive interference and / or by lengthening / influencing the path for propagation of the electromagnetic wave along the surface.
- several signal transmission channels lying next to one another can be used within a waveguide arrangement or within a waveguide system described below without having to accept crosstalk between the individual channels.
- an outer surface formed on the first end of the waveguide body has at least one damping means that is designed to suppress the propagation of electromagnetic waves on the outer surface.
- the outer surface is preferably the surface of the waveguide body facing away from the end face.
- a surface adjoining the first end of the waveguide body also has at least one damping means which is designed to suppress the propagation of electromagnetic waves on this surface as well.
- This embodiment of the invention has been found to be particularly advantageous, since in particular crosstalk between several channels, as described in more detail below, can be suppressed even more if the propagation of electromagnetic waves on the end face and on the outer surface are suppressed equally.
- further surfaces of the jacket of the waveguide body can also have damping means according to the invention, for example also the side surfaces.
- At least the end face formed at the second end has the at least one damping means.
- the features mentioned can optionally also be transferred to the outer surface adjoining the first end and / or to one, two, three or four side surfaces of the waveguide body.
- the waveguide body has a second opening extending from the first end of the waveguide body to the second end of the waveguide body for the formation of a second waveguide.
- the waveguide body also forms further waveguides in addition to the second waveguide, for example a third waveguide, a fourth waveguide, a fifth waveguide or even more waveguides.
- further waveguides for example a third waveguide, a fourth waveguide, a fifth waveguide or even more waveguides.
- the waveguide arrangement in particular the waveguide body, has further waveguides of any type in addition to the first waveguide, that is to say for example also dielectric waveguides.
- the waveguide arrangement can thus, for example, have the first waveguide and one or more dielectric waveguides.
- the waveguide arrangement in particular the waveguide body, has one or more conventional electrical signal lines in addition to the first waveguide having.
- the waveguide arrangement can thus, for example, have the first waveguide and one or more signal conductors.
- the respective data transmission can be improved according to the invention, since the at least one damping means reduces the propagation and thus the radiation of electromagnetic waves on the end face (and optionally also on the outer surface or on other surfaces) of the waveguide body and thus able to avoid or at least reduce crosstalk between the channels.
- the surface structure between the first waveguide and the second or further waveguides can preferably be designed by the damping means according to the invention in such a way that the undesired propagation of electromagnetic waves between the waveguides is damped.
- a decoupling of 60 dB and more can be provided due to the attenuation by the at least one damping means between the first waveguide and further waveguides, other waveguides or electrical conductors.
- the at least one damping means is designed and arranged to suppress the propagation of electromagnetic waves on the end face (and optionally also on the outer surface or on other surfaces), starting from the first waveguide to the second waveguide .
- the requirements and thus also the manufacturing cost of the waveguide arrangement can possibly be reduced if the propagation of the electromagnetic waves does not have to be suppressed over the entire end face or outer surface.
- the waveguide body is formed from an electrically conductive solid body, preferably is formed from a metal.
- the electrically conductive solid is preferably an electron conductor, but it can also be an ion conductor.
- the waveguide body can also be made from a conductive polymer, that is to say from a plastic with electrical conductivity.
- the waveguide body can also be formed from a conductive ceramic, for example from silicon carbide or boron carbide.
- first opening and / or the second opening (and / or any further openings which may be present for forming further waveguides) have a round cross section.
- a round waveguide formed by a round opening for example a hole
- advantageous waveguide transmission for example also dual-polar waveguide transmission.
- first opening and / or the second opening (and / or any further openings which may be present for forming further waveguides) have a rectangular, elliptical or other cross section.
- the type of cross-section of the opening does not necessarily matter within the scope of the invention.
- first opening, the second opening and any further openings that may be present have different cross-sections (in particular with regard to diameter and / or geometric shape).
- the at least one damping means is designed and arranged to prevent the propagation of electromagnetic waves on the end face (and optionally also on the outer surface or on other surfaces) starting from the first opening and / or from the second To suppress breakthroughs (and / or possibly existing further breakthroughs for the formation of further waveguides) completely or at least in a circle starting from the first breakthrough and / or from the second breakthrough (and / or possibly existing further breakthroughs for the formation of further waveguides).
- Influencing the electromagnetic waves, in particular as close as possible to their point of exit, that is to say, for example, adjacent to the first waveguide or the second waveguide, can suppress radiation particularly effectively.
- the at least one damping means is arranged partially or completely in a ring around the first opening and / or is arranged between the first opening and the second opening and / or partially or completely in a ring around the second Breakthrough is arranged.
- At least one damping means is arranged around all openings extending through the waveguide body to form waveguides, in particular completely circumferentially in a ring.
- At least one of the damping means is designed as a recess in the end face and / or in the outer surface, in particular as a groove or groove.
- the recesses in particular the grooves or grooves, can preferably be round. However, it can also be provided that the depressions are rectangular, elliptical or shaped in some other way.
- At least one of the damping means is designed as an elevation on the end face and / or on the outer surface, in particular as a wall, sleeve or web.
- the elevation can in particular be a metallic plate that runs between two waveguides, for example between the first waveguide and the second waveguide.
- the elevation is preferably formed in one piece with the waveguide body, but can also be formed from a separate component and electrically conductively connected to the waveguide body.
- the material from which the at least one damping means is formed corresponds to the material of the waveguide body.
- another material can also be provided for forming the damping means, preferably a material with an electrical conductivity which corresponds to that of the material of the damping means or is increased with respect to the conductivity of the material of the damping means.
- a first damping means is designed as a depression and a second damping means is designed as an elevation.
- a first damping means is designed as a first annular groove in the end face and / or in the outer face that runs concentrically around one of the openings.
- the ratio of the depth of the first annular groove to the diameter of the corresponding opening is 0.2 to 0.6, preferably 0.3 to 0.5 and particularly preferably about 0.4, and / or that
- the ratio of the width of the first annular groove to the diameter of the corresponding opening is 0.05 to 0.25, preferably 0.1 to 0.2 and particularly preferably about 0.15, and / or the ratio of the radial distance of the first annular groove from the
- the corresponding opening to the diameter of the corresponding opening is 0.05 to 1, preferably 0.1 to 0.5 and particularly preferably about 0.12.
- the dimensioning of the damping means in particular the coordination of depths and distances between several damping means, can influence the effectiveness of the invention.
- the person skilled in the art can select the dimensions in particular within the scope of the above information and preferably as a function of the wavelength of the electromagnetic wave to be transmitted.
- the diameter of a waveguide can be determined with regard to the wavelength of the electromagnetic wave to be transmitted.
- the proportions or dimensions of the damping means with regard to the diameter of the opening and thus indirectly as a function of the wavelength.
- a second damping means can also be made for a second damping means to be designed as a second annular groove in the end face and / or in the outer face which runs concentrically around one of the openings.
- the second annular groove preferably runs concentrically around the first annular groove and, starting from a central axis of the corresponding opening, can be arranged radially further outward than the first annular groove.
- the ratio of the depth of the second annular groove to the diameter of the corresponding opening is 0.1 to 0.5, preferably 0.2 to 0.4 and particularly preferably about 0.3, and / or that
- the ratio of the width of the second annular groove to the diameter of the corresponding opening is 0.05 to 0.25, preferably 0.1 to 0.2 and particularly preferably about 0.14, and / or the ratio of the radial distance of the second annular groove from the breakthrough corresponding to the diameter of the corresponding opening is 0.05 to 1, preferably 0.3 to 0.7 and particularly preferably about 0.43.
- the first damping means is preferably designed to be deeper than the second damping means.
- the principle can also be extended to optionally available, further damping means, in particular annular grooves, with a concentric arrangement of damping means around one of the openings the further outwardly arranged damping means penetrating less deeply into the end face than the damping means arranged closer to the opening.
- the first damping means is preferably made wider than the second damping means.
- the principle can also be extended to optionally present, further damping means, in particular annular grooves, wherein with a concentric arrangement of damping means around one of the openings, the further inner damping means can be made wider than the further outer damping means.
- any number of damping means can in principle be provided, in particular also in a concentric arrangement around one of the openings and designed as an annular groove.
- a third damping means can be designed as a third annular groove concentrically surrounding one of the openings.
- a fourth damping means can be designed as a fourth annular groove concentrically surrounding one of the openings, etc.
- damping property can be increased, the more damping means are provided around an opening. At the same time, however, the effort increases, which is why the person skilled in the art is able to select an application-specific number of damping means that appears suitable or sufficient.
- two damping means are provided per waveguide.
- the invention also relates to a waveguide system comprising a waveguide arrangement and a first waveguide arrangement with a waveguide body.
- a waveguide transition for the transmission of an electromagnetic wave between at least one first waveguide of the first waveguide arrangement and at least one waveguide of the waveguide arrangement is formed between the waveguide arrangement and the waveguide body of the first waveguide arrangement.
- the waveguide arrangement is preferably the waveguide arrangement already described above, in particular the waveguide arrangement according to patent claim 1.
- the waveguide body has at least one damping means on an end face facing the waveguide arrangement which is designed to suppress the propagation of electromagnetic waves on the end face.
- a metallic waveguide ends, interference can spread over its face and affect neighboring signal lines.
- electromagnetic waves can be emitted. According to the invention, this radiation can be reduced, as a result of which electronic systems located in the vicinity are less or not influenced.
- the invention can be used particularly advantageously for suppressing the emission of electromagnetic waves when the waveguide transition has a gap and the end faces of the first waveguide arrangement and the second waveguide arrangement are therefore not ideally on top of one another.
- the propagation of interfering signals can be suppressed and preferably completely prevented by an adapted geometry of the end face of the waveguide body.
- the waveguide arrangement is designed as a second waveguide arrangement, each of the waveguide arrangements having a first opening extending from a first end of the waveguide body to a second end of the waveguide body for the formation of a respective first waveguide, and wherein the waveguide arrangements are positioned with respect to one another in such a way that their first openings run coaxially and the respective second ends of the waveguide bodies are opposite one another with their end faces.
- the invention is particularly suitable for a waveguide transition between two waveguide arrangements.
- the invention can also be suitable for suppressing the emission of electromagnetic waves from a waveguide transition between the first waveguide arrangement and another waveguide arrangement, for example a dielectric waveguide arrangement.
- the waveguide body of the second waveguide arrangement has at least one end face facing the first waveguide arrangement Has damping means which is designed to suppress the propagation of electromagnetic waves on the end face of the waveguide body of the second waveguide arrangement.
- first waveguide arrangement and the second waveguide arrangement each have their own damping means.
- damping means it can already be advantageous or improve the signal transmission if only the first waveguide arrangement or the second waveguide arrangement have damping means.
- the waveguide body of the first waveguide arrangement and the waveguide body of the second waveguide arrangement each have a second opening extending from the first end of the waveguide body to the second end of the waveguide body to form a respective second waveguide, which are coaxial with one another .
- Further openings can also be provided in the respective waveguide bodies in order to form further waveguides, which are preferably also arranged coaxially.
- crosstalk of signals or signal components between the waveguides of the waveguide arrangements can advantageously be suppressed.
- an electrical assembly with an antenna arrangement is positioned and aligned with the first waveguide arrangement in order to move the electromagnetic wave, starting from the first end of the waveguide body of the first waveguide arrangement, into the first waveguide and / or into the second waveguide initiate the first waveguide arrangement.
- the electrical assembly or the antenna arrangement can form part of the waveguide system.
- the antenna arrangement can be designed as a patch antenna, Marconi antenna, Vivaldi antenna, dipole antenna or antenna of any other type.
- any design of the antenna arrangement which the person skilled in the art considers suitable can be provided within the scope of the invention.
- the electrical assembly can be, for. B. to be an electrical circuit board ("Printed Circuit Board", PCB) or an integrated circuit. It can also be a system-in-package, a multi-chip module and / or a package-on-package.
- PCB printed Circuit Board
- the waveguide body of the first waveguide arrangement and / or the second waveguide arrangement can preferably have at least one further damping means on an outer surface facing away from the end face, which is designed to suppress the propagation of electromagnetic waves on the outer surface.
- the waveguide arrangement and the first waveguide arrangement form a plug connection.
- the invention can be particularly well suited for reducing unwanted radiation of electromagnetic waves from a waveguide plug connection, since a gap in the waveguide transition cannot be excluded, especially in a plug connection due to tolerances in the manufacture, assembly or use of the plug connection, which can promote the emission of electromagnetic waves.
- the invention can thus be used particularly advantageously for plug connections.
- the invention can in particular relate to a signal decoupling for interposers and waveguide bundles to reduce crosstalk.
- a waveguide bundle d. H. a waveguide body, which has several individual waveguides, without strong crosstalk between the individual waveguides, can be provided.
- installation space can be saved in signal transmission.
- the invention also relates to a use of a waveguide arrangement according to the above and following statements for data transmission by means of electromagnetic waves.
- the waveguide arrangement according to the invention can advantageously be provided for forming board-to-board connections or chip-to-chip connections and thereby in particular replace optical systems.
- the use of the waveguide arrangement according to the invention is not only advantageous for data transmission, but can also be used in other areas, such as (high-frequency) measurement technology.
- the invention is therefore not to be understood as a special and exclusive solution for improved data transmission.
- the waveguide arrangement according to the invention or the waveguide system according to the invention can advantageously be used within the entire electrical engineering sector, for example in in radar technology or in antenna technology.
- a preferred field of application relates to space technology and vehicle technology (land vehicles, watercraft and aircraft).
- High-frequency electromagnetic signals can particularly preferably be transmitted at high data rates between control devices of vehicles, for example motor vehicles.
- the waveguide arrangement according to the invention and the waveguide system according to the invention can be provided for the transmission of electromagnetic waves with any type of polarization, in particular linear or circular.
- Figure 1 shows a waveguide arrangement 1 according to the invention according to a first embodiment in a perspective view.
- Figure 2 shows Figure 2 also a plan view of the waveguide arrangement 1 of FIG Figure 1 and Figure 3 an isometric sectional view according to section line III of Figure 1 .
- the waveguide arrangement 1 has a waveguide body 2 with a first opening 3 extending from a first end 2.1 of the waveguide body 2 to a second end 2.2 of the waveguide body 2 to form a first waveguide 4.
- the illustrated waveguide body 2 is formed from a solid body, which is preferably an electrically conductive solid body, in particular a metal.
- a second opening 5 is also provided, which also extends from the first end 2.1 of the waveguide body 2 to the second end 2.2 of the waveguide body 2 and forms a second waveguide 6.
- more than the two waveguides 4, 6 can also be provided, for example three, four, five or even more waveguides, which are formed by corresponding openings in the waveguide body 2.
- the additional waveguides can, however, also be omitted; In the context of the invention, at least the first waveguide 4 is provided.
- the end face 7 formed or adjoining the second end 2.2 of the waveguide body 2 has at least one damping means 8, 9, 10, 21 which is formed is to suppress propagation of electromagnetic waves on the end face 7.
- the at least one damping means 8, 9, 10, 21 is designed and arranged in order to suppress the propagation of electromagnetic waves on the end face 7 starting from the first waveguide 4 to the second waveguide 6 - and vice versa.
- the first opening 3 and the second opening 5 have a round cross section in the exemplary embodiments. In principle, however, any cross section can be provided, for example also a rectangular or elliptical cross section.
- the first breakthrough 3, the second breakthrough 5 and any further breakthroughs that may be present can differ in terms of their cross section and are preferably determined as a function of the wavelength of the electromagnetic wave.
- the cross-sections of the two openings 3, 5 are designed to be identical for simplification.
- the at least one damping means 8, 9 is preferably designed and arranged to completely suppress the propagation of electromagnetic waves on the end face 7 starting from the first opening 3 and / or from the second opening 5. This is in the exemplary embodiments according to FIGS Figures 1 to 6 and 9 to 14 the case. It can, however, also be provided that the at least one damping means is designed and arranged to prevent the propagation of electromagnetic waves on the end face 7 in sections or areas, for example in a section of a circle starting from the first opening 3 and / or from the second opening 5 suppress.
- the at least one damping means can preferably be designed as a recess in the end face 7, in particular as a groove 8, 9 or groove.
- the at least one damping means can also be designed as an elevation on the end face 7, in particular as a wall 10 or web (cf. those described below Figures 7, 8 and 15th ).
- An embodiment as a sleeve 21 (cf. Figures 9 to 12 ) can be an advantage.
- the embodiment of the waveguide arrangement 1 shown here is provided with two damping means 8, 9 for each opening 3, 5.
- a first damping means is designed as a first annular groove 8 that runs concentrically around the corresponding opening 3, 5, and a second damping means is designed as a second ring groove 9 that runs concentrically around the corresponding opening 3, 5.
- further annular grooves can also be provided, for example a third annular groove, a fourth annular groove, a fifth annular groove or even more annular grooves.
- damping means or the annular grooves 8, 9 are arranged completely in a ring around the openings 3, 5 assigned to them. If necessary, however, it can also be sufficient if the damping means or annular grooves 8, 9 only run around partially in the shape of a ring, for example in order to suppress the propagation of electromagnetic waves only along a section of a circle.
- the effectiveness of the suppression or damping can be influenced by the size ratios of the damping means 8, 9, 10, 21 and the openings 3, 5, in particular with regard to the wavelength of the electromagnetic waves to be transmitted.
- the relative size ratios shown in FIGS. 1 to 4 correspond approximately to a preferred embodiment.
- the ratio of the depth T 1 of the first annular groove 8 to the diameter D of the corresponding opening 3, 5 can be 0.2 to 0.6, preferably 0.3 to 0.5 and particularly preferably about 0.4. Furthermore, the ratio of the width B 1 of the first annular groove 8 to the diameter D of the corresponding opening 3, 5 can be 0.05 to 0.25, preferably 0.1 to 0.2 and particularly preferably about 0.15. Finally, the ratio of the radial distance R 1 of the first annular groove 8 from the corresponding opening 3, 5 to the diameter D of the corresponding opening 3, 5 can be 0.05 to 1, preferably 0.1 to 0.5 and particularly preferably about 0, 12.
- the ratio of the depth T 2 of the second annular groove 9 to the diameter D of the corresponding opening 3, 5 can be 0.1 to 0.5, preferably 0.2 to 0.4 and particularly preferably about 0.3.
- the ratio of the width B 2 of the second annular groove 9 to the diameter D of the corresponding opening 3, 5 can be 0.05 to 0.25, preferably 0.1 to 0.2 and particularly preferably about 0.14.
- the ratio of the radial distance R 2 of the second annular groove 9 from the corresponding opening 3, 5 to the diameter D of the corresponding opening 3, 5 can be 0.05 to 1, preferably 0.3 to 0.7 and particularly preferably about 0, 43, as shown.
- an outer surface 19 formed on the first end 2.1 of the waveguide body 2 has at least one further damping means 8, 9, 10, 21 that is designed to prevent the propagation of electromagnetic waves the outer surface 19 to suppress.
- damping means 8, 9, 10, 21 can be provided on the outer surface 19 for each of the exemplary embodiments mentioned above and below or combinations and variants of these exemplary embodiments.
- FIG Figure 5 An exemplary waveguide system 11 according to the invention is shown in FIG Figure 5 shown in an isometric sectional view.
- Figure 5 shows a waveguide system 11, comprising a waveguide arrangement 12 and a first waveguide arrangement 1 with a waveguide body 2, wherein between the waveguide arrangement 12 and the waveguide body 2 of the first waveguide arrangement 1, a waveguide transition 13 for transmitting an electromagnetic wave 14 between at least one first waveguide 4 of the first waveguide arrangement 1 and at least one waveguide 4 'of the waveguide arrangement 12 is formed.
- the waveguide arrangement 12 is designed as a second waveguide arrangement 12, each of the waveguide arrangements 1, 12 extending from a first end 2.1, 2.1 'of the waveguide body 2, 2' to a second end 2.2, 2.2 'of the waveguide body 2, 2' extending first breakthrough 3, 3 'to form a respective first waveguide 4, 4', and wherein the waveguide arrangements 1, 12 are positioned to each other such that their first openings 3, 3 'run coaxially and the respective second ends 2.2, 2.2 'The waveguide bodies 2, 2' are opposite with their end faces 7, 7 '.
- At least the waveguide body 2 of the first waveguide arrangement 1 has at least one damping means on an end face 7 facing the waveguide arrangement or the second waveguide arrangement 12 (in the present example the two annular grooves 8, 9), which is designed to prevent the propagation of electromagnetic waves on the end face 7 to suppress.
- the waveguide body 2 'of the second waveguide arrangement 12 on an end face 7' facing the first waveguide arrangement 1 also has at least one damping means (in this case again two concentric annular grooves 8 ', 9'), which is designed to prevent the propagation of electromagnetic waves on the To suppress end face 7 'of the second end 2.2' of the waveguide body 2 'of the second waveguide arrangement 12.
- at least one damping means in this case again two concentric annular grooves 8 ', 9'
- the outer surfaces 19, 19 'of the first waveguide arrangement 1 and / or the second waveguide arrangement 12 can optionally have damping means 8, 9, 10, 21.
- damping means 8, 9, 10, 21 with regard to the openings 3, 5, the end faces 7, 7 ', and the outer surfaces 19, 19' are possible.
- the waveguide body 2 of the first waveguide arrangement 1 and the waveguide body 2 'of the second waveguide arrangement 12 each have an extending from the first end 2.1, 2.1' of the waveguide body 2, 2 'to the second end 2.2, 2.2' of the waveguide body 2, 2 ' second opening 5, 5 'for forming a respective second waveguide 6, 6', which also run coaxially to one another.
- crosstalk between the channels or the waveguides 4, 6, 4 ', 6' of the respective waveguide arrangements 1, 12 can be suppressed with regard to the illustrated waveguide system 11 due to the use of the damping means 8, 9, 8 ', 9', 10, 21 , preferably to be avoided entirely.
- FIG 6 is the waveguide system 11 of Figure 5 expanded by an electrical assembly 15 with an antenna arrangement 16.
- the electrical assembly 15 can for example be designed as an electrical circuit board ("printed circuit board", PCB) and positioned and aligned with the antenna arrangement 16 to the first waveguide arrangement 1 in such a way that the electromagnetic wave 14 starting from the first end 2.1 of the waveguide body 2 of the first waveguide arrangement 1 can be introduced into the first waveguide 4.
- the antenna arrangement 16 can be, for example, a patch antenna 17 that is fed by a microstrip line 18.
- the waveguide arrangement or the second waveguide arrangement 12 and the first waveguide arrangement 1 can form a plug connection, for example.
- a distance A can remain in the region of the waveguide transition 13, in particular due to tolerance, even when the plug connection is closed.
- the distance-related emission of electromagnetic waves can lead to crosstalk between the transmission channels due to the propagation of the electromagnetic waves on the end faces 7, 7 '.
- any number of variants for forming the damping means can be implemented within the framework of the waveguide system 11 or also the individual waveguide arrangements 1, 12, with combinations also being possible. This should be done on the following Figures 7 to 15 be clarified.
- FIG. 7 shows a variant of the invention, according to which the at least one damping means is designed as an elevation on the end face 7.
- a wall 10 is formed on the end face 7 between the first opening 3 and the second opening 5 in order to suppress the propagation of electromagnetic waves on the end face 7 between the first opening 3 and the second opening 5.
- Figure 8 shows a correspondingly equipped waveguide system 11.
- the wall 10 or the damping means is designed as a separate component in the exemplary embodiments and inserted into corresponding recesses, but can also be designed in one piece with the first waveguide body 1 or with the second waveguide body 12.
- the webs 20 shown can be used, which can enable a press fit, for example.
- FIG Figure 15 Another example of a wall 10 is shown in FIG Figure 15 shown schematically.
- the first waveguide arrangement 1 has at least one damping means formed as an elevation on the end face 7, in particular the wall 10.
- the waveguide arrangement or the second waveguide arrangement 12 can then preferably have a damping means formed as a groove into which the wall 10 can penetrate when the waveguide transition 13 is formed or the first waveguide arrangement 1 and the waveguide arrangement or second waveguide arrangement 12 are brought closer to one another.
- the wall or walls can also be arranged in a ring around at least one of the openings 3, 5 (completely or partially), similar or inversely to the arrangement of the annular grooves 8, 9.
- Exemplary damping means designed as sleeves 21 are shown in FIGS 10 (with webs 20 for a press fit) and in the Figures 11 and 12 (with a simplified design without bars).
- Figure 16 shows a decoupling between two channels according to the prior art and Figure 17 a decoupling according to the invention with the described damping means 8, 9, 8 ', 9' according to the representations of FIG Figures 1 to 6 .
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Hohlleiteranordnung, aufweisend einen Hohlleiterkörper, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Die Erfindung betrifft außerdem ein Wellenleitersystem, umfassend eine Wellenleiteranordnung und eine erste Hohlleiteranordnung mit einem Hohlleiterkörper, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
- Die Erfindung betrifft ferner eine Verwendung einer Hohlleiteranordnung.
- Nach dem derzeitigen Stand der Technik lässt sich die kabelgebundene Datenübertragung im Wesentlichen in zwei unterschiedliche Technologien gliedern. Dabei ist zum einen eine Datenübertragung mittels metallischer Leiter und zum anderen eine optische Datenübertragung mittels Glasfasern bekannt.
- Die Signalübertragung über herkömmliche elektrische Leiter, wie beispielsweise Kupferleiter in elektrischen Kabeln, unterliegt bei hohen Frequenzen bekanntermaßen einer starken Signaldämpfung. Somit muss, insbesondere wenn hohe Anforderungen an die Übertragungsbandbreite gestellt werden, mitunter ein hoher Aufwand betrieben werden, um die Spezifikationen zu erreichen - falls überhaupt möglich.
- Eine optische Datenübertragung ist hingegen äußerst verlustarm und mit hohen Datenraten möglich. Die optische Datenübertragung erfordert allerdings stets eine Umwandlung elektrischer Signale in optische Signale und umgekehrt, was bei dieser Signalübertragungsart komplexe Sende- und Empfangsstrukturen nötig macht.
- Neben den beiden konventionellen Datenübertragungstechniken besteht ein zunehmendes Interesse an einer Technologie, welche versucht, sich als Alternative zu etablieren. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Datenübertragung über sogenannte elektromagnetische Wellenleiter, insbesondere Hohlleiter.
- Derartige Wellenleiter sind in der Elektrotechnik, insbesondere in der Nachrichtentechnik bzw. Hochfrequenztechnik, bereits ausreichend bekannt. Bei dieser Technik wird das elektrische Signal einer Trägerfrequenz aufmoduliert, insbesondere im Millimeterwellenbereich (beispielsweise 80 GHz), und als elektromagnetische Welle entlang dem Wellenleiter übertragen. Das Verfahren kommt im Gegensatz zu einem optischen Verfahren ohne eine elektro-optische Wandlung aus. Gegenüber metallischen Wellenleitern hat das Konzept den Vorteil, sehr hohe Datenraten übertragen zu können. Demnach können Wellenleiter vorteilhaft eingesetzt werden, wenn hohe Anforderungen an die Übertragungsbandbreite und/oder an die Übertragungsdistanz einer kabelgebundenen Kommunikation gestellt werden.
- Obwohl die Signalübertragung über einen Wellenleiter grundsätzlich vorteilhaft ist, hat es sich in der Praxis gezeigt, dass es an Wellenleiterübergängen, also an den Verbindungsstellen des Wellenleiters zu beispielsweise einer Antennenanordnung oder einem weiteren Wellenleiter, mitunter zu Störungen an seiner Stirnfläche und aufgrund einer nichtidealen Übergabe einer elektromagnetischen Welle zu elektromagnetischen Abstrahlungen kommen kann. Hierdurch können beispielsweise benachbarte Signalleitungen, insbesondere angrenzende weitere Wellenleiter und in der Nähe angeordnete elektronische Systeme, gestört werden.
- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Hohlleiteranordnung bereitzustellen, bei der eine unerwünschte Ausbreitung elektromagnetischer Wellen vermieden oder zumindest unterdrückt werden kann.
- Der vorliegenden Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Wellenleitersystem bereitzustellen, bei dem insbesondere eine unerwünschte Abstrahlung elektromagnetischer Wellen an einem Wellenleiterübergang vermieden oder zumindest unterdrückt werden kann.
- Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine vorteilhafte Verwendung einer Hohlleiteranordnung bereitzustellen.
- Die Aufgabe wird für die Hohlleiteranordnung durch die Merkmale des Anspruchs 1, für das Wellenleitersystem durch die Merkmale des Anspruchs 9 und für die Verwendung durch die Merkmale des Anspruchs 15 gelöst.
- Die abhängigen Ansprüche und die nachfolgend beschriebenen Merkmale betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Varianten der Erfindung.
- Erfindungsgemäß ist eine Hohlleiteranordnung vorgesehen, aufweisend einen Hohlleiterkörper mit einem sich von einem ersten Ende des Hohlleiterkörpers zu einem zweiten Ende des Hohlleiterkörpers erstreckenden ersten Durchbruch zur Ausbildung eines ersten Hohlleiters.
- Ein Hohlleiter im Sinne der vorliegenden Erfindung eignet sich insbesondere zur Übertragung einer elektromagnetischen Welle entlang seiner Längsachse bzw. Mittelachse.
- Mit einer elektromagnetischen Welle im Rahmen der Erfindung ist eine elektromagnetische Welle gemeint, die nicht innerhalb des für eine optische Signalübertragung verwendeten Lichtspektrums liegt.
- Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Übertragung einer elektromagnetischen Welle im Millimeterbereiche (30 GHz bis 300 GHz) und Submillimeterbereich (300 GHz bis 3 THz).
- Auf eine Übertragungsrichtung der elektromagnetischen Welle kommt es im Rahmen der Erfindung nicht an. Die elektromagnetische Welle kann somit beispielsweise ausgehend von dem ersten Ende des Hohlleiterkörpers zu dem zweiten Ende des Hohlleiterkörpers übertragen werden - oder umgekehrt. Auch eine bidirektionale und/oder dualpolare Übertragung ist im Rahmen der Erfindung möglich. Insofern nachfolgend auf eine spezifische Übertragungsrichtung der elektromagnetischen Welle oder auf eine bestimmte Übertragungsart (z. B. Polarisationsart) der elektromagnetischen Welle Bezug genommen wird, ist dies nur der vereinfachten Beschreibung der Erfindung zuzurechnen und nicht einschränkend zu verstehen.
- Bei einem Hohlleiter handelt es sich in der Regel um eine rohrförmige Struktur mit meist rechteckigem, kreisförmigem oder elliptischem Querschnitt. Vorliegend ist der erste Hohlleiter (und die nachfolgend noch beschriebenen weiteren Hohlleiter) mittels des Durchbruchs bzw. einer Ausnehmung in dem Hohlleiterkörper ausgebildet.
- Bei dem Hohlleiterkörper handelt es sich vorzugsweise um einen Festkörper.
- Erfindungsgemäß weist eine an dem zweiten Ende des Hohlleiterkörpers ausgebildete Stirnfläche wenigstens ein Dämpfungsmittel auf, das ausgebildet ist, um eine Ausbreitung elektromagnetischer Wellen auf der Stirnfläche zu unterdrücken.
- Insbesondere kann durch das Unterdrücken der Ausbreitung der elektromagnetischen Welle auf der Stirnfläche des Hohlleiterkörpers eine Abstrahlung der elektromagnetischen Welle, beispielsweise ausgehend von dem ersten Hohlleiter, unterdrückt werden. In vorteilhafter Weise kann schließlich das Übersprechen von Signalen zwischen verschiedenen Übertragungskanälen der Hohlleiteranordnung (z. B. weiteren Hohlleitern des Hohlleiterkörpers) verhindert oder zumindest reduziert werden.
- Unter dem Begriff "Unterdrücken" ist im Rahmen der Erfindung eine Verringerung der Ausbreitung der elektromagnetischen Wellen bis zu einer vollständigen Vermeidung deren Ausbreitung zu verstehen.
- Erfindungsgemäß kann eine Signalentkopplung für Hohlleiter, insbesondere für Hohlleiterbündel, vorgesehen sein.
- Es kann eine beliebige Anzahl Dämpfungsmittel vorgesehen sein. Beispielsweise kann nur ein einziges Dämpfungsmittel vorgesehen sein. Es können aber auch zwei Dämpfungsmittel, drei Dämpfungsmittel, vier Dämpfungsmittel, fünf Dämpfungsmittel, sechs Dämpfungsmittel oder noch mehr Dämpfungsmittel vorgesehen sein, um eine Ausbreitung elektromagnetischer Wellen auf der Stirnfläche zu unterdrücken.
- Die Dämpfungsmittel können insbesondere ausgebildet sein, um die Oberflächenstruktur der Stirnfläche derart zu gestalten, dass diese dämpfende Eigenschaften aufweist.
- Vorzugsweise ist das wenigstens eine Dämpfungsmittel ausgebildet und angeordnet, um die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen durch destruktive Interferenz und/oder durch Verlängerung/Beeinflussung der Wegstrecke zur Ausbreitung der elektromagnetischen Welle entlang der Oberfläche zu unterdrücken.
- Erfindungsgemäß können innerhalb einer Hohlleiteranordnung oder innerhalb eines nachfolgend noch beschriebenen Wellenleitersystems mehrere nebeneinander liegende Signalübertragungskanäle verwendet werden, ohne dass ein Übersprechen zwischen den einzelnen Kanälen in Kauf genommen werden muss.
- In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine an dem ersten Ende des Hohlleiterkörpers ausgebildete Außenfläche wenigstens ein Dämpfungsmittel aufweist, das ausgebildet ist, um eine Ausbreitung elektromagnetischer Wellen auf der Außenfläche zu unterdrücken.
- Bei der Außenfläche handelt es sich vorzugsweise um die von der Stirnfläche abgewandte Fläche des Hohlleiterkörpers.
- Es kann somit vorgesehen sein, dass auch eine an das erste Ende des Hohlleiterkörpers angrenzende Oberfläche wenigstens ein Dämpfungsmittel aufweist, das ausgebildet ist, um eine Ausbreitung elektromagnetischer Wellen auch auf dieser Fläche zu unterdrücken.
- Diese Ausgestaltung der Erfindung hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, da insbesondere ein Übersprechen zwischen mehreren Kanälen, wie nachfolgend noch näher beschrieben, noch stärker unterdrückt werden kann, wenn die Ausbreitung der elektromagnetischen Wellen auf der Stirnfläche und auf der Außenfläche gleichermaßen unterdrückt werden.
- Sofern vorstehend und nachfolgend auf das wenigstens eine Dämpfungsmittel Bezug genommen wird, sind diese Ausführungen grundsätzlich auf Dämpfungsmittel der Stirnfläche und/oder auf Dämpfungsmittel der Außenfläche bezogen zu verstehen.
- Grundsätzlich können auch noch weitere Flächen des Mantels des Hohlleiterkörpers erfindungsgemäße Dämpfungsmittel aufweisen, beispielsweise also auch die Seitenflächen. Zumindest weist aber die an dem zweiten Ende ausgebildete Stirnfläche das wenigstens eine Dämpfungsmittel auf. Sofern nachfolgend lediglich auf die an dem zweiten Ende ausgebildete Stirnfläche Bezug genommen wird, ist dies nur der vereinfachten Beschreibung der Erfindung zuzurechnen und nicht einschränkend zu verstehen. Die genannten Merkmale können optional auch auf die an das erste Ende angrenzende Außenfläche und/oder auf eine, zwei, drei oder vier Seitenflächen des Hohlleiterkörpers übertragen werden.
- In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Hohlleiterkörper einen sich ausgehend von dem ersten Ende des Hohlleiterkörpers zu dem zweiten Ende des Hohlleiterkörpers erstreckenden zweiten Durchbruch zur Ausbildung eines zweiten Hohlleiters aufweist.
- Es kann außerdem vorgesehen sein, dass der Hohlleiterkörper neben dem zweiten Hohlleiter auch noch weitere Hohlleiter ausbildet, beispielsweise einen dritten Hohlleiter, einen vierten Hohlleiter, einen fünften Hohlleiter oder noch mehr Hohlleiter. Zum vereinfachten Verständnis ist die Erfindung nachfolgend im Wesentlichen mit zwei Hohlleitern beschrieben, dies ist allerdings nicht einschränkend zu verstehen. Insbesondere wenn im Rahmen der Beschreibung und der Patentansprüche auf einen zweiten Hohlleiter Bezug genommen wird, kann der Fachmann die jeweilige Weiterbildung im Rahmen der beanspruchten Erfindung ohne Weiteres auch auf weitere Hohlleiter erweitern.
- Es kann auch vorgesehen sein, dass die Hohlleiteranordnung, insbesondere der Hohlleiterkörper, neben dem ersten Hohlleiter noch weitere Wellenleiter beliebiger Art aufweist, also beispielsweise auch dielektrische Wellenleiter. Die Hohlleiteranordnung kann somit beispielsweise den ersten Hohlleiter aufweisen sowie einen oder mehrere dielektrische Wellenleiter.
- Es kann auch vorgesehen sein, dass die Hohlleiteranordnung, insbesondere der Hohlleiterkörper, neben dem ersten Hohlleiter eine oder mehrere herkömmliche elektrische Signalleitungen aufweist. Die Hohlleiteranordnung kann somit beispielsweise den ersten Hohlleiter aufweisen sowie einen oder mehrere Signalleiter.
- Insbesondere wenn die Hohlleiteranordnung neben dem ersten Hohlleiter weitere Hohlleiter, Wellenleiter beliebigen Typs und/oder elektrische Leiter aufweist, kann die jeweilige Datenübertragung erfindungsgemäß verbessert sein, da das wenigstens eine Dämpfungsmittel die Ausbreitung und damit die Abstrahlung elektromagnetischer Wellen auf der Stirnfläche (und optional auch auf der Außenfläche oder auf weiteren Flächen) des Hohlleiterkörpers zu unterdrücken und damit ein Übersprechen zwischen den Kanälen zu vermeiden oder zumindest zu reduzierten vermag.
- Vorzugsweise kann die Oberflächenstruktur zwischen dem ersten Hohlleiter und dem zweiten oder weiteren Hohlleitern durch die erfindungsgemäßen Dämpfungsmittel derart gestaltet sein, dass die ungewünschte Ausbreitung elektromagnetischer Wellen zwischen den Hohlleitern gedämpft ist.
- Erfindungsgemäß kann beispielswiese eine Entkopplung von 60 dB und mehr aufgrund der Dämpfung durch das wenigstens eine Dämpfungsmittel zwischen dem ersten Hohlleiter und weiteren Hohlleitern, sonstigen Wellenleitern oder elektrischen Leitern, bereitgestellt werden.
- In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Dämpfungsmittel ausgebildet und angeordnet ist, um die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen auf der Stirnfläche (und optional auch auf der Außenfläche oder auf weiteren Flächen), ausgehend von dem ersten Hohlleiter zu dem zweiten Hohlleiter, zu unterdrücken.
- Grundsätzlich kann es von Vorteil sein, die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen auf der Stirnfläche bzw. auf der Außenfläche vollständig zu unterdrücken. Zur Verringerung von Übersprechen von Signalen kann es allerdings bereits ausreichend sein, insbesondere die Ausbreitung der elektromagnetischen Wellen ausgehend von dem ersten Hohlleiter zu weiteren Hohlleitern, sonstigen Wellenleitern oder elektromagnetischen Leitungen zu unterdrücken.
- Die Anforderungen und somit auch der Herstellungsaufwand der Hohlleiteranordnung können ggf. verringert sein, wenn die Ausbreitung der elektromagnetischen Wellen nicht auf der kompletten Stirnfläche bzw. Außenfläche unterdrückt werden muss.
- In einer Ausgestaltung der Erfindung kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Hohlleiterkörper aus einem elektrisch leitfähigen Festkörper ausgebildet ist, vorzugsweise aus einem Metall ausgebildet ist.
- Bei dem elektrisch leitfähigen Festkörper handelt es sich vorzugsweise um einen Elektronenleiter, es kann sich allerdings auch um einen lonenleiter handeln.
- Der Hohlleiterkörper kann auch aus einem leitfähigen Polymer, also aus einem Kunststoff mit elektrischer Leitfähigkeit, ausgebildet sein. Der Hohlleiterkörper kann auch aus einer leitfähigen Keramik, beispielsweise aus Siliciumcarbid oder Borcarbid, ausgebildet sein.
- In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der erste Durchbruch und/oder der zweite Durchbruch (und/oder gegebenenfalls vorhandene weitere Durchbrüche zur Ausbildung weiterer Hohlleiter) einen runden Querschnitt aufweist.
- Insbesondere ein durch einen runden Durchbruch, beispielsweise eine Bohrung, gebildeter Rundhohlleiter kann eine vorteilhafte Wellenleiterübertragung ermöglichen, beispielsweise auch eine dualpolare Wellenleiterübertragung.
- Grundsätzlich kann allerdings auch vorgesehen sein, dass der erste Durchbruch und/oder der zweite Durchbruch (und/oder gegebenenfalls vorhandene weitere Durchbrüche zur Ausbildung weiterer Hohlleiter) einen rechteckigen, elliptischen oder sonstigen Querschnitt aufweist. Auf die Art des Querschnitts des Durchbruchs kommt es im Rahmen der Erfindung nicht unbedingt an.
- Es kann auch vorgesehen sein, dass der erste Durchbruch, der zweite Durchbruch und gegebenenfalls vorhandene weitere Durchbrüche verschiedene Querschnitte aufweisen (insbesondere hinsichtlich Durchmesser und/oder geometrischer Form).
- In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Dämpfungsmittel ausgebildet und angeordnet ist, um die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen auf der Stirnfläche (und optional auch auf der Außenfläche oder auf weiteren Flächen) ausgehend von dem ersten Durchbruch und/oder von dem zweiten Durchbruch (und/oder gegebenenfalls vorhandener weiterer Durchbrüche zur Ausbildung weiterer Hohlleiter) vollständig oder zumindest in einem Kreisausschnitt ausgehend von dem ersten Durchbruch und/oder von dem zweiten Durchbruch (und/oder gegebenenfalls vorhandener weiterer Durchbrüche zur Ausbildung weiterer Hohlleiter) zu unterdrücken.
- Eine Beeinflussung der elektromagnetischen Wellen, insbesondere möglichst ortsnah an ihrem Austrittsort, also beispielsweise angrenzend an den ersten Hohlleiter oder an den zweiten Hohlleiter, kann eine Abstrahlung besonders wirksam unterdrücken.
- In einer Weiterbildung der Erfindung kann insbesondere vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Dämpfungsmittel teilweise oder vollständig ringförmig umlaufend um den ersten Durchbruch angeordnet ist und/oder zwischen dem ersten Durchbruch und dem zweiten Durchbruch angeordnet ist und/oder teilweise oder vollständig ringförmig umlaufend um den zweiten Durchbruch angeordnet ist.
- Vorzugsweise ist um alle sich durch den Hohlleiterkörper zur Ausbildung von Hohlleitern erstreckende Durchbrüche wenigstens ein Dämpfungsmittel angeordnet, insbesondere ringförmig vollständig umlaufend.
- In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass wenigstens eines der Dämpfungsmittel als Vertiefung in der Stirnfläche und/oder in der Außenfläche, insbesondere als Nut oder Rille, ausgebildet ist.
- Die Vertiefungen, insbesondere die Nuten oder Rillen, können vorzugsweise rund ausgebildet sein. Es kann allerdings auch vorgesehen sein, dass die Vertiefungen rechteckig, elliptisch oder auf sonstige Weise ausgeprägt sind.
- In einer alternativen oder zusätzlichen Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass wenigstens eines der Dämpfungsmittel als Erhebung auf der Stirnfläche und/oder auf der Außenfläche, insbesondere als Wandung, Hülse oder Steg, ausgebildet ist.
- Bei der Erhebung kann es sich insbesondere um eine metallische Platte handeln, die zwischen zwei Hohlleitern, beispielsweise zwischen dem ersten Hohlleiter und dem zweiten Hohlleiter, verläuft.
- Die Erhebung ist vorzugsweise einstückig mit dem Hohlleiterkörper ausgebildet, kann jedoch auch aus einem separaten Bauteil ausgebildet und elektrisch leitfähig mit dem Hohlleiterkörper verbunden sein. Bei einer zweiteiligen Ausgestaltung kann z. B. vorgesehen sein, dass das Material, aus dem das wenigstens eine Dämpfungsmittel ausgebildet ist, dem Material des Hohlleiterkörpers entspricht. Es kann aber auch ein anderes Material zur Ausbildung der Dämpfungsmittel vorgesehen sein, vorzugsweise ein Material mit einer elektrische Leitfähigkeit, die der des Materials des Dämpfungsmittels entspricht oder bezüglich der Leitfähigkeit des Materials des Dämpfungsmittels erhöht ist.
- Auch Mischformen sind möglich. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass ein erstes Dämpfungsmittel als Vertiefung und ein zweites Dämpfungsmittel als Erhöhung ausgebildet ist.
- In einer Ausgestaltung der Erfindung kann insbesondere vorgesehen sein, dass ein erstes Dämpfungsmittel als eine konzentrisch um einen der Durchbrüche umlaufende erste Ringnut in der Stirnfläche und/oder in der Außenfläche ausgebildet ist.
- In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Verhältnis der Tiefe der ersten Ringnut zu dem Durchmesser des korrespondierenden Durchbruchs 0,2 bis 0,6, bevorzugt 0,3 bis 0,5 und besonders bevorzugt etwa 0,4, beträgt und/oder das Verhältnis der Breite der ersten Ringnut zu dem Durchmesser des korrespondierenden Durchbruchs 0,05 bis 0,25, bevorzugt 0,1 bis 0,2 und besonders bevorzugt etwa 0,15, beträgt und/oder das Verhältnis des radialen Abstands der ersten Ringnut von dem korrespondierenden Durchbruch zu dem Durchmesser des korrespondierenden Durchbruchs 0,05 bis 1, bevorzugt 0,1 bis 0,5 und besonders bevorzugt etwa 0,12, beträgt.
- Die Dimensionierung der Dämpfungsmittel, insbesondere die Abstimmung in Tiefen und Abständen mehrerer Dämpfungsmittel zueinander, kann die Wirksamkeit der Erfindung beeinflussen. Der Fachmann kann die Dimensionen insbesondere im Rahmen der vorstehenden Angaben und vorzugsweise in Abhängigkeit von der Wellenlänge der zu übertragenden elektromagnetischen Welle wählen. Bekanntermaßen kann der Durchmesser eines Hohlleiters im Hinblick auf die zu übertragende Wellenlänge der elektromagnetischen Welle bestimmt sein. Demzufolge können sich die Größenverhältnisse bzw. Maße der Dämpfungsmittel im Hinblick auf den Durchmesser des Durchbruchs und damit mittelbar in Abhängigkeit von der Wellenlänge ergeben.
- In einer Ausgestaltung der Erfindung kann außerdem vorgesehen sein, dass ein zweites Dämpfungsmittel als eine konzentrisch um einen der Durchbrüche umlaufende zweite Ringnut in der Stirnfläche und/oder in der Außenfläche ausgebildet ist.
- Die zweite Ringnut verläuft vorzugsweise konzentrisch um die erste Ringnut und kann ausgehend von einer Mittelachse des korrespondierenden Durchbruchs radial weiter außen angeordnet sein als die erste Ringnut.
- In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Verhältnis der Tiefe der zweiten Ringnut zu dem Durchmesser des korrespondierenden Durchbruchs 0,1 bis 0,5, bevorzugt 0,2 bis 0,4 und besonders bevorzugt etwa 0,3, beträgt und/oder das Verhältnis der Breite der zweiten Ringnut zu dem Durchmesser des korrespondierenden Durchbruchs 0,05 bis 0,25, bevorzugt 0,1 bis 0,2 und besonders bevorzugt etwa 0,14, beträgt und/oder das Verhältnis des radialen Abstands der zweiten Ringnut von dem korrespondierenden Durchbruch zu dem Durchmesser des korrespondierenden Durchbruchs 0,05 bis 1, bevorzugt 0,3 bis 0,7 und besonders bevorzugt etwa 0,43, beträgt.
- Vorzugsweise ist das erste Dämpfungsmittel tiefer ausgebildet als das zweite Dämpfungsmittel. Das Prinzip kann auch auf optional vorhandene, weitere Dämpfungsmittel, insbesondere Ringnuten erweitert werden, wobei bei einer konzentrischen Anordnung von Dämpfungsmitteln um einen der Durchbrüche herum die weiter außen angeordneten Dämpfungsmittel weniger tief in die Stirnfläche eindringen als die näher an dem Durchbruch angeordneten Dämpfungsmittel.
- Vorzugsweise ist das erste Dämpfungsmittel breiter ausgebildet als das zweite Dämpfungsmittel. Das Prinzip kann auch auf optional vorhandene, weitere Dämpfungsmittel, insbesondere Ringnuten erweitert werden, wobei bei einer konzentrischen Anordnung von Dämpfungsmitteln um einen der Durchbrüche herum die weiter innen liegenden Dämpfungsmittel breiter ausgebildet sein können als die weiter außen liegenden Dämpfungsmittel.
- Wie bereits erwähnt, können grundsätzlich beliebig viele Dämpfungsmittel vorgesehen sein, insbesondere auch in konzentrischer Anordnung um einen der Durchbrüche umlaufend und als Ringnut ausgebildet. Beispielsweise kann ein drittes Dämpfungsmittel als eine konzentrisch um einen der Durchbrüche umlaufende dritte Ringnut ausgebildet sein. Ferner kann ein viertes Dämpfungsmittel als eine konzentrisch um einen der Durchbrüche umlaufende vierte Ringnut ausgebildet sein, usw.
- Es ist zu erwarten, dass die dämpfende Eigenschaft erhöht werden kann, je mehr Dämpfungsmittel um einen Durchbruch vorgesehen sind. Gleichwohl erhöht sich allerdings der Aufwand, weshalb der Fachmann anwendungsspezifisch eine geeignet bzw. ausreichend erscheinende Anzahl Dämpfungsmittel auszuwählen vermag. Vorzugsweise sind zwei Dämpfungsmittel pro Hohlleiter vorgesehen.
- Die Erfindung betrifft auch ein Wellenleitersystem, umfassend eine Wellenleiteranordnung und eine erste Hohlleiteranordnung mit einem Hohlleiterkörper. Zwischen der Wellenleiteranordnung und dem Hohlleiterkörper der ersten Hohlleiteranordnung ist ein Wellenleiterübergang zur Übertragung einer elektromagnetischen Welle zwischen wenigstens einem ersten Hohlleiter der ersten Hohlleiteranordnung und wenigstens einem Wellenleiter der Wellenleiteranordnung ausgebildet.
- Bei der Hohlleiteranordnung handelt es sich vorzugsweise um die vorstehend bereits beschriebene Hohlleiteranordnung, insbesondere um die Hohlleiteranordnung gemäß Patentanspruch 1.
- Hinsichtlich des Wellenleitersystems ist vorgesehen, dass der Hohlleiterkörper an einer der Wellenleiteranordnung zugewandten Stirnfläche wenigstens ein Dämpfungsmittel aufweist, das ausgebildet ist, um eine Ausbreitung elektromagnetischer Wellen auf der Stirnfläche zu unterdrücken.
- Endet ein metallischer Hohlleiter, können sich Störungen über seine Stirnfläche ausbreiten und benachbarte Signalleitungen beeinflussen. Insbesondere kann es aufgrund von nichtidealen Wellenleiterübergängen zu Abstrahlungen elektromagnetischer Wellen kommen. Diese Abstrahlung kann erfindungsgemäß verringert werden, wodurch in der Nähe befindliche elektronische Systeme weniger bis nicht beeinflusst werden.
- Die Erfindung kann insbesondere vorteilhaft zur Unterdrückung der Abstrahlung elektromagnetischer Wellen verwendet werden, wenn der Wellenleiterübergang einen Spalt aufweist und die Stirnflächen der ersten Hohlleiteranordnung und der zweiten Hohlleiteranordnung somit nicht ideal aufeinander liegen.
- Durch die Verwendung des wenigstens einen Dämpfungsmittels kann die Ausbreitung von Störsignalen durch eine angepasste Geometrie der Stirnfläche des Hohlleiterkörpers unterdrückt und vorzugsweise vollständig verhindert werden.
- In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die Wellenleiteranordnung als zweite Hohlleiteranordnung ausgebildet ist, wobei jede der Hohlleiteranordnungen einen sich ausgehend von einem ersten Ende des Hohlleiterkörpers zu einem zweiten Ende des Hohlleiterkörpers erstreckenden ersten Durchbruch zur Ausbildung eines jeweiligen ersten Hohlleiters aufweist, und wobei die Hohlleiteranordnungen derart zueinander positioniert sind, dass deren erste Durchbrüche koaxial verlaufen und sich die jeweiligen zweiten Enden der Hohlleiterkörper mit ihren Stirnflächen gegenüberliegen.
- Die Erfindung eignet sich besonders für einen Wellenleiterübergang zwischen zwei Hohlleiteranordnungen. Grundsätzlich kann sich die Erfindung allerdings auch eignen, um eine Abstrahlung elektromagnetischer Wellen von einem Wellenleiterübergang zwischen der ersten Hohlleiteranordnung und einer sonstigen Wellenleiteranordnung, beispielsweise einer dielektrischen Wellenleiteranordnung, zu unterdrücken.
- In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der Hohlleiterkörper der zweiten Hohlleiteranordnung an einer der ersten Hohlleiteranordnung zugewandten Stirnfläche wenigstens ein Dämpfungsmittel aufweist, das ausgebildet ist, um eine Ausbreitung elektromagnetischer Wellen auf der Stirnfläche des Hohlleiterkörpers der zweiten Hohlleiteranordnung zu unterdrücken.
- Es kann besonders von Vorteil sein, wenn die erste Hohlleiteranordnung sowie die zweite Hohlleiteranordnung jeweils eigene Dämpfungsmittel aufweisen. Es kann allerdings bereits von Vorteil sein, bzw. die Signalübertragung verbessern, wenn lediglich die erste Hohlleiteranordnung oder die zweite Hohlleiteranordnung Dämpfungsmittel aufweisen.
- In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der Hohlleiterkörper der ersten Hohlleiteranordnung und der Hohlleiterkörper der zweiten Hohlleiteranordnung jeweils einen sich ausgehend von dem ersten Ende des Hohlleiterkörpers zu dem zweiten Ende des Hohlleiterkörpers erstreckenden zweiten Durchbruch zur Ausbildung eines jeweiligen zweiten Hohlleiters aufweisen, die koaxial zueinander verlaufen.
- Es können auch noch weitere Durchbrüche in den jeweiligen Hohlleiterkörpern vorgesehen sein, um noch weitere Hohlleiter auszubilden, die vorzugsweise ebenfalls koaxial angeordnet sind.
- Im Rahmen der Erfindung kann vorteilhaft ein Übersprechen von Signalen oder Signalanteilen zwischen den Hohlleitern der Hohlleiteranordnungen unterdrückt werden.
- In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine elektrische Baugruppe mit einer Antennenanordnung zu der ersten Hohlleiteranordnung positioniert und ausgerichtet ist, um die elektromagnetische Welle ausgehend von dem ersten Ende des Hohlleiterkörpers der ersten Hohlleiteranordnung in den ersten Hohlleiter und/oder in den zweiten Hohlleiter der ersten Hohlleiteranordnung einzuleiten.
- Die elektrische Baugruppe bzw. die Antennenanordnung können einen Bestandteil des Wellenleitersystems bilden.
- Die Antennenanordnung kann als Patchantenne, Marconi-Antenne, Vivaldi-Antenne, Dipolantenne oder Antenne sonstiger Bauart ausgebildet sein. Grundsätzlich kann im Rahmen der Erfindung eine beliebige Bauart der Antennenanordnung vorgesehen sein, die der Fachmann als geeignet ansieht.
- Bei der elektrischen Baugruppe kann es sich z. B. um eine elektrische Leiterplatte ("Printed Circuit Board", PCB) oder um eine integrierte Schaltung handeln. Es kann sich auch um ein System-in-Package, ein Multi-Chip-Modul und/oder um ein Package-on-Package handeln.
- Vorzugsweise kann der Hohlleiterkörper der ersten Hohleiteranordnung und/oder der zweiten Hohlleiteranordnung an einer der Stirnfläche abgewandten Außenfläche wenigstens ein weiteres Dämpfungsmittel aufweisen, das ausgebildet ist, um die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen auf der Außenfläche zu unterdrücken.
- In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Wellenleiteranordnung und die erste Hohlleiteranordnung eine Steckverbindung ausbilden.
- Die Erfindung kann sich insbesondere zum Verringern einer unerwünschten Abstrahlung elektromagnetischer Wellen von einer Wellenleiter-Steckverbindung gut eignen, da insbesondere bei einer Steckverbindung aufgrund von Toleranzen bei der Herstellung, Montage oder bei der Verwendung der Steckverbindung ein Spalt bei dem Wellenleiterübergang nicht ausgeschlossen werden kann, was die Abstrahlung elektromagnetischer Wellen begünstigen kann. Die Erfindung kann damit besonders vorteilhaft für Steckverbindungen eingesetzt werden.
- Die Erfindung kann insbesondere eine Signalentkopplung für Interposer und Hohlleiterbündel zur Reduzierung von Übersprechen betreffen.
- Erfindungsgemäß kann ein Hohlleiterbündel, d. h. ein Hohlleiterkörper, der mehrere einzelne Hohlleiter aufweist, ohne starkes Übersprechen zwischen den einzelnen Hohlleitern, bereitgestellt werden. Hierdurch kann Bauraum bei der Signalübertragung eingespart werden.
- Die Erfindung betrifft außerdem eine Verwendung einer Hohlleiteranordnung gemäß den vorstehenden und nachfolgenden Ausführungen zur Datenübertragung mittels elektromagnetischer Wellen.
- Die erfindungsgemäße Hohlleiteranordnung kann vorteilhaft zur Ausbildung von Board-zu-Board-Verbindungen oder Chip-zu-Chip-Verbindungen vorgesehen sein und dadurch insbesondere optische Systeme ersetzen.
- Der Einsatz der erfindungsgemäßen Hohlleiteranordnung ist allerdings nicht ausschließlich bei der Datenübertragung vorteilhaft, sondern kann auch in anderen Bereichen, wie beispielsweise der (Hochfrequenz-) Messtechnik genutzt werden. Die Erfindung ist somit nicht als spezielle und ausschließliche Lösung zur verbesserten Datenübertragung zu verstehen.
- Die erfindungsgemäße Hohlleiteranordnung oder das erfindungsgemäße Wellenleitersystem lassen sich vorteilhaft innerhalb der gesamten Elektrotechnik einsetzen, so beispielsweise in der Radartechnik oder in der Antennentechnik. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet betrifft allerdings die Raumfahrttechnik sowie die Fahrzeugtechnik (Landfahrzeuge, Wasserfahrzeuge und Luftfahrzeuge). Besonders bevorzugt können hochfrequente elektromagnetische Signale mit hohen Datenraten zwischen Steuergeräten von Fahrzeugen, beispielsweise Kraftfahrzeugen, übertragen werden.
- Die erfindungsgemäße Hohlleiteranordnung und das erfindungsgemäße Wellenleitersystem können zur Übertragung elektromagnetischer Wellen mit beliebiger Polarisationsart, insbesondere linear oder zirkular, vorgesehen sein.
- Merkmale, die bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Hohlleiteranordnung beschrieben wurden, sind selbstverständlich auch für das erfindungsgemäße Wellenleitersystem oder für die beschriebene Verwendung vorteilhaft umsetzbar - und umgekehrt. Ferner können Vorteile, die bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Hohlleiteranordnung genannt wurden, auch auf das erfindungsgemäße Wellenleitersystem bzw. auf die Verwendung bezogen verstanden werden - und umgekehrt.
- Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass Begriffe, wie "umfassend", "aufweisen" oder "mit", keine anderen Merkmale oder Schritte ausschließen. Ferner schließen Begriffe, wie "ein" oder "das", die auf eine Einzahl von Schritten oder Merkmalen hinweisen, keine Mehrzahl von Schritten oder Merkmalen aus - und umgekehrt.
- Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.
- Die Figuren zeigen jeweils bevorzugte Ausführungsbeispiele, in denen einzelne Merkmale der vorliegenden Erfindung in Kombination miteinander dargestellt sind. Merkmale eines Ausführungsbeispiels sind auch losgelöst von den anderen Merkmalen des gleichen Ausführungsbeispiels umsetzbar und können dementsprechend von einem Fachmann ohne Weiteres zu weiteren sinnvollen Kombinationen und Unterkombinationen mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele verbunden werden.
- In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
- Es zeigen schematisch:
- Figur 1
- eine erfindungsgemäße Hohlleiteranordnung mit einem ersten Hohlleiter und einem zweiten Hohlleiter in perspektivischer Ansicht;
- Figur 2
- eine Draufsicht auf die Hohlleiteranordnung der
Figur 1 ; - Figur 3
- einen isometrischen Längsschnitt der Hohlleiteranordnung der
Figur 1 gemäß Schnittlinie III; - Figur 4
- eine Detailansicht der Schnittdarstellung des ersten Hohlleiters der
Figur 3 ; - Figur 5
- ein erfindungsgemäßes Wellenleitersystem mit einer ersten Hohlleiteranordnung und einer zweiten Hohlleiteranordnung in perspektivischer Schnittdarstellung;
- Figur 6
- ein erfindungsgemäßes Wellenleitersystem mit einer elektrischen Baugruppe und einer Antennenanordnung in einer Schnittdarstellung;
- Figur 7
- ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hohlleiteranordnung mit einem ersten Hohlleiter und einem zweiten Hohlleiter in perspektivischer Schnittdarstellung;
- Figur 8
- ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wellenleitersystems mit einer ersten Hohlleiteranordnung und einer zweiten Hohlleiteranordnung in perspektivischer Schnittdarstellung;
- Figur 9
- ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hohlleiteranordnung mit einem ersten Hohlleiter und einem zweiten Hohlleiter in perspektivischer Schnittdarstellung;
- Figur 10
- ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wellenleitersystems mit einer ersten Hohlleiteranordnung und einer zweiten Hohlleiteranordnung in perspektivischer Schnittdarstellung;
- Figur 11
- ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hohlleiteranordnung mit einem ersten Hohlleiter und einem zweiten Hohlleiter in perspektivischer Schnittdarstellung;
- Figur 12
- ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wellenleitersystems mit einer ersten Hohlleiteranordnung und einer zweiten Hohlleiteranordnung in perspektivischer Schnittdarstellung;
- Figur 13
- ein fünftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hohlleiteranordnung mit einem ersten Hohlleiter und einem zweiten Hohlleiter in perspektivischer Schnittdarstellung;
- Figur 14
- ein sechstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hohlleiteranordnung mit einem ersten Hohlleiter und einem zweiten Hohlleiter in perspektivischer Schnittdarstellung;
- Figur 15
- ein siebtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hohlleiteranordnung mit einem ersten Hohlleiter und einem zweiten Hohlleiter in perspektivischer Ansicht;
- Figur 16
- Simulationsergebnisse der Entkopplung eines Wellenleiterübergangs gemäß dem Stand der Technik für verschiedene Spaltmaße; und
- Figur 17
- Simulationsergebnisse der Entkopplung eines erfindungsgemäßen Wellenleitersystems für verschiedene Spaltmaße.
-
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Hohlleiteranordnung 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in perspektivischer Ansicht. Zur besseren Verdeutlichung zeigtFigur 2 außerdem eine Draufsicht auf die Hohlleiteranordnung 1 derFigur 1 undFigur 3 eine isometrische Schnittdarstellung gemäß Schnittlinie III derFigur 1 . - Die Hohlleiteranordnung 1 weist einen Hohlleiterkörper 2 mit einem sich von einem ersten Ende 2.1 des Hohlleiterkörpers 2 zu einem zweiten Ende 2.2 des Hohlleiterkörpers 2 erstreckenden ersten Durchbruch 3 zur Ausbildung eines ersten Hohlleiters 4 auf. Der dargestellte Hohlleiterkörper 2 ist aus einem Festkörper ausgebildet, bei dem es sich vorzugsweise um einen elektrisch leitfähigen Festkörper, insbesondere um ein Metall, handelt.
- Im Ausführungsbeispiel ist außerdem ein zweiter Durchbruch 5 vorgesehen, der sich ebenfalls ausgehend von dem ersten Ende 2.1 des Hohlleiterkörpers 2 zu dem zweiten Ende 2.2 des Hohlleiterkörpers 2 erstreckt und einen zweiten Hohlleiter 6 ausbildet. Grundsätzlich können auch noch mehr als die zwei Hohlleiter 4, 6 vorgesehen sein, beispielsweise, drei, vier, fünf oder noch mehr Hohlleiter, die durch entsprechende Durchbrüche in dem Hohlleiterkörper 2 gebildet werden. Die zusätzlichen Hohlleiter können allerdings auch entfallen; im Rahmen der Erfindung ist also zumindest der erste Hohlleiter 4 vorgesehen.
- Erfindungsgemäß weist die an dem zweiten Ende 2.2 des Hohlleiterkörpers 2 ausgebildete bzw. angrenzende Stirnfläche 7 wenigstens ein Dämpfungsmittel 8, 9, 10, 21 auf, das ausgebildet ist, um eine Ausbreitung elektromagnetischer Wellen auf der Stirnfläche 7 zu unterdrücken. Im Ausführungsbeispiel ist das wenigstens eine Dämpfungsmittel 8, 9, 10, 21 ausgebildet und angeordnet, um die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen auf der Stirnfläche 7 ausgehend von dem ersten Hohlleiter 4 zu dem zweiten Hohlleiter 6 zu unterdrücken - und umgekehrt.
- Der erste Durchbruch 3 und der zweite Durchbruch 5 weisen in den Ausführungsbeispielen einen runden Querschnitt auf. Grundsätzlich kann allerdings ein beliebiger Querschnitt vorgesehen sein, beispielsweise auch ein rechteckiger oder elliptischer Querschnitt. Der erste Durchbruch 3, der zweite Durchbruch 5 und gegebenenfalls vorhandene weitere Durchbrüche können sich hinsichtlich ihres Querschnitts unterscheiden und vorzugsweise in Abhängigkeit der Wellenlänge der elektromagnetischen Welle bestimmt werden. In den Ausführungsbeispielen sind die Querschnitte der beiden Durchbrüche 3, 5 zur Vereinfachung identisch ausgebildet.
- Vorzugsweise ist das wenigstens eine Dämpfungsmittel 8, 9 ausgebildet und angeordnet, um die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen auf der Stirnfläche 7 ausgehend von dem ersten Durchbruch 3 und/oder von dem zweiten Durchbruch 5 vollständig zu unterdrücken. Dies ist in den Ausführungsbeispielen gemäß den
Figuren 1 bis 6 und9 bis 14 der Fall. Es kann allerdings auch vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Dämpfungsmittel ausgebildet und angeordnet ist, um die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen auf der Stirnfläche 7 abschnittsweise bzw. bereichsweise, beispielsweise in einem Kreisausschnitt ausgehend von dem ersten Durchbruch 3 und/oder von dem zweiten Durchbruch 5 zu unterdrücken. - Das wenigstens eine Dämpfungsmittel kann vorzugsweise als Vertiefung in der Stirnfläche 7, insbesondere als Nut 8, 9 oder Rille, ausgebildet sein. Alternativ kann das wenigstens eine Dämpfungsmittel auch als Erhebung auf der Stirnfläche 7, insbesondere als Wandung 10 oder Steg, ausgebildet sein (vgl. die nachfolgend noch beschriebenen
Figuren 7, 8 und15 ). Auch eine Ausgestaltung als Hülse 21 (vgl.Figuren 9 bis 12 ) kann von Vorteil sein. - In dem in den
Figuren 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiel der Hohlleiteranordnung 1 sind für jeden Durchbruch 3, 5 jeweils zwei Dämpfungsmittel 8, 9 vorgesehen. Dabei ist ein erstes Dämpfungsmittel als eine konzentrisch um den entsprechenden Durchbruch 3, 5 umlaufende erste Ringnut 8 ausgebildet und ein zweites Dämpfungsmittel als eine konzentrisch um den entsprechenden Durchbruch 3, 5 umlaufende zweite Ringnut 9 ausgebildet. Grundsätzlich können auch noch weitere Ringnuten vorgesehen sein, beispielsweise eine dritte Ringnut, eine vierte Ringnut, eine fünfte Ringnut oder noch mehr Ringnuten. - Es kann auch nur eine einzige Ringnut pro Durchbruch (vgl.
Figur 13 ) oder auch nur eine Dämpfung ausgehend von einem der Durchbrüche 3, 5 vorgesehen sein. Vorzugsweise sind die Dämpfungsmittel bzw. die Ringnuten 8, 9 vollständig ringförmig umlaufend um die ihnen zugeordneten Durchbrüche 3, 5 angeordnet. Gegebenenfalls kann es allerdings auch ausreichen, wenn die Dämpfungsmittel bzw. Ringnuten 8, 9 nur teilringförmig umlaufen, beispielsweise um die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen nur entlang eines Kreisausschnitts zu unterdrücken. - Die Effektivität der Unterdrückung bzw. der Dämpfung kann durch die Größenverhältnisse der Dämpfungsmittel 8, 9, 10, 21 und der Durchbrüche 3, 5, insbesondere im Hinblick auf die Wellenlänge der zu übertragenden elektromagnetischen Wellen, beeinflusst werden. Die in den Figuren 1 bis 4 gezeigten, relativen Größenverhältnisse entsprechen näherungsweise einer bevorzugten Ausführungsform.
- Die Zusammenhänge bzw. Größenverhältnisse sind besonders gut anhand von
Figur 4 erkennbar. Das Verhältnis der Tiefe T1 der ersten Ringnut 8 zu dem Durchmesser D des korrespondierenden Durchbruchs 3, 5 kann 0,2 bis 0,6 betragen, bevorzugt 0,3 bis 0,5 und besonders bevorzugt etwa 0,4. Ferner kann das Verhältnis der Breite B1 der ersten Ringnut 8 zu dem Durchmesser D des korrespondierenden Durchbruchs 3, 5 0,05 bis 0,25, bevorzugt 0,1 bis 0,2 und besonders bevorzugt etwa 0,15, betragen. Schließlich kann das Verhältnis des radialen Abstands R1 der ersten Ringnut 8 von dem korrespondierenden Durchbruch 3, 5 zu dem Durchmesser D des korrespondierenden Durchbruchs 3, 5 0,05 bis 1, bevorzug 0,1 bis 0,5 und besonders bevorzugt etwa 0,12, betragen. - Das Verhältnis der Tiefe T2 der zweiten Ringnut 9 zu dem Durchmesser D des korrespondierenden Durchbruchs 3, 5 kann 0,1 bis 0,5, bevorzugt 0,2 bis 0,4 und besonders bevorzugt etwa 0,3, betragen. Das Verhältnis der Breite B2 der zweiten Ringnut 9 zu dem Durchmesser D des korrespondierenden Durchbruchs 3, 5 kann 0,05 bis 0,25, bevorzugt 0,1 bis 0,2 und besonders bevorzugt etwa 0,14, betragen. Schließlich kann das Verhältnis des radialen Abstands R2 der zweiten Ringnut 9 von dem korrespondierenden Durchbruch 3, 5 zu dem Durchmesser D des korrespondierenden Durchbruchs 3, 5 0,05 bis 1, bevorzugt 0,3 bis 0,7 und besonders bevorzugt etwa 0,43, betragen, wie dargestellt.
- Es sei betont, dass alle vorstehenden Größenangaben auch separat oder in beliebigen Kombinationen herausgegriffen und von Vorteil sein können.
- Auch eine Ausgestaltung der Erfindung, bei der mehrere Ringnuten dieselbe Tiefe aufweisen, kann von Vorteil sein, wie dies beispielhaft anhand von
Figur 14 dargestellt ist. - In einer besonders bevorzugten, jedoch optionalen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine an dem ersten Ende 2.1 des Hohlleiterkörpers 2 ausgebildete Außenfläche 19 wenigstens ein weiteres Dämpfungsmittel 8, 9, 10, 21 aufweist, das ausgebildet ist, um eine Ausbreitung elektromagnetischer Wellen auf der Außenfläche 19 zu unterdrücken. Dies ist zur Vereinfachung lediglich beispielhaft in
Figur 13 dargestellt. Grundsätzlich können Dämpfungsmittel 8, 9, 10, 21 an der Außenfläche 19 für jede der vorstehend und nachfolgend genannten Ausführungsbeispiele oder Kombinationen und Varianten dieser Ausführungsbeispiele vorgesehen sein. - Ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Wellenleitersystem 11 ist in
Figur 5 in einer isometrischen Schnittdarstellung gezeigt.Figur 5 zeigt ein Wellenleitersystem 11, umfassend eine Wellenleiteranordnung 12 und eine erste Hohlleiteranordnung 1 mit einem Hohlleiterkörper 2, wobei zwischen der Wellenleiteranordnung 12 und dem Hohlleiterkörper 2 der ersten Hohlleiteranordnung 1 ein Wellenleiterübergang 13 zur Übertragung einer elektromagnetischen Welle 14 zwischen wenigstens einem ersten Hohlleiter 4 der ersten Hohlleiteranordnung 1 und wenigstens einem Wellenleiter 4' der Wellenleiteranordnung 12 ausgebildet ist. - Die Wellenleiteranordnung 12 ist im Ausführungsbeispiel als zweite Hohlleiteranordnung 12 ausgebildet, wobei jede der Hohlleiteranordnungen 1, 12 einen sich ausgehend von einem ersten Ende 2.1, 2.1' des Hohlleiterkörpers 2, 2' zu einem zweiten Ende 2.2, 2.2' des Hohlleiterkörpers 2, 2' erstreckenden ersten Durchbruch 3, 3' zur Ausbildung eines jeweiligen ersten Hohlleiters 4, 4' aufweist, und wobei die Hohlleiteranordnungen 1, 12 derart zueinander positioniert sind, dass deren erste Durchbrüche 3, 3' koaxial verlaufen und sich die jeweiligen zweiten Enden 2.2, 2.2' der Hohlleiterkörper 2, 2' mit ihren Stirnflächen 7, 7' gegenüberliegen.
- Zumindest der Hohlleiterkörper 2 der ersten Hohlleiteranordnung 1 weist erfindungsgemäß an einer der Wellenleiteranordnung bzw. der zweiten Hohlleiteranordnung 12 zugewandten Stirnfläche 7 wenigstens ein Dämpfungsmittel auf (vorliegend beispielhaft die beiden Ringnuten 8, 9), das ausgebildet ist, um eine Ausbreitung elektromagnetischer Wellen auf der Stirnfläche 7 zu unterdrücken.
- Im Ausführungsbeispiel weist der Hohlleiterkörper 2' der zweiten Hohlleiteranordnung 12 an einer der ersten Hohlleiteranordnung 1 zugewandten Stirnfläche 7' ebenfalls wenigstens ein Dämpfungsmittel auf (vorliegend abermals zwei konzentrische Ringnuten 8', 9'), das ausgebildet ist, um eine Ausbreitung elektromagnetischer Wellen auf der Stirnfläche 7' des zweiten Endes 2.2' des Hohlleiterkörpers 2' der zweiten Hohlleiteranordnung 12 zu unterdrücken.
- Auch die Außenflächen 19, 19' der ersten Hohlleiteranordnung 1 und/oder der zweiten Hohlleiteranordnung 12 können optional Dämpfungsmittel 8, 9, 10, 21 aufweisen.
- Es sind beliebige Kombinationen von Dämpfungsmitteln 8, 9, 10, 21 hinsichtlich der Durchbrüche 3, 5, der Stirnflächen 7, 7', und der Außenflächen 19, 19' möglich.
- Der Hohlleiterkörper 2 der ersten Hohlleiteranordnung 1 und der Hohlleiterkörper 2' der zweiten Hohlleiteranordnung 12 weisen jeweils einen sich ausgehend von dem ersten Ende 2.1, 2.1' des Hohlleiterkörpers 2, 2' zu dem zweiten Ende 2.2, 2.2' des Hohlleiterkörpers 2, 2' erstreckenden zweiten Durchbruch 5, 5' zur Ausbildung eines jeweiligen zweiten Hohlleiters 6, 6' auf, die ebenfalls koaxial zueinander verlaufen.
- Erfindungsgemäß kann hinsichtlich des dargestellten Wellenleitersystems 11 aufgrund der Verwendung der Dämpfungsmittel 8, 9, 8', 9', 10, 21 ein Übersprechen zwischen den Kanälen bzw. den Hohlleitern 4, 6, 4', 6' der jeweiligen Hohlleiteranordnungen 1, 12 unterdrückt, vorzugsweise vollständig vermieden werden.
- In
Figur 6 ist das Wellenleitersystem 11 derFigur 5 um eine elektrische Baugruppe 15 mit einer Antennenanordnung 16 erweitert. Die elektrische Baugruppe 15 kann beispielsweise als elektrischen Leiterplatte ("Printed Circuit Board", PCB) ausgebildet und mit der Antennenanordnung 16 derart zu der ersten Hohlleiteranordnung 1 positioniert und ausgerichtet sein, dass die elektromagnetische Welle 14 ausgehend von dem ersten Ende 2.1 des Hohlleiterkörpers 2 der ersten Hohlleiteranordnung 1 in den ersten Hohlleiter 4 eingeleitet werden kann. Bei der Antennenanordnung 16 kann es sich beispielsweise um eine Patchantenne 17 handeln, die von einer Mikrostreifenleitung 18 gespeist wird. - Die Wellenleiteranordnung bzw. die zweite Hohlleiteranordnung 12 und die erste Hohlleiteranordnung 1 können beispielsweise eine Steckverbindung ausbilden. Dabei kann insbesondere toleranzbedingt ein Abstand A im Bereich des Wellenleiterübergangs 13 verbleiben, selbst wenn die Steckverbindung geschlossen ist. Gemäß dem Stand der Technik kann die abstandsbedingte Abstrahlung elektromagnetischer Wellen aufgrund der Ausbreitung der elektromagnetischen Wellen auf den Stirnflächen 7, 7' zu einem Übersprechen zwischen den Übertragungskanälen führen.
- Anstelle der als Ringnuten 8, 9, 8' 9' dargestellten Dämpfungsmittel können im Rahmen des Wellenleitersystems 11 oder auch der einzelnen Hohlleiteranordnungen 1, 12 beliebige Varianten zur Ausbildung der Dämpfungsmittel realisiert werden, wobei auch Kombinationen möglich sind. Dies soll an den nachfolgenden
Figuren 7 bis 15 verdeutlicht werden. - Eine beispielhafte Alternative zu den als Ringnuten 8, 9 ausgebildeten Dämpfungsmitteln gemäß dem Ausführungsbeispiel der
Figur 1 ist inFigur 7 dargestellt.Figur 7 zeigt eine Variante der Erfindung, wonach das wenigstens eine Dämpfungsmittel als Erhebung auf der Stirnfläche 7 ausgebildet ist. Auf der Stirnfläche 7 ist hierzu zwischen dem ersten Durchbruch 3 und dem zweiten Durchbruch 5 eine Wandung 10 ausgebildet, um die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen auf der Stirnfläche 7 zwischen dem ersten Durchbruch 3 und dem zweiten Durchbruch 5 zu unterdrücken.Figur 8 zeigt ein entsprechend ausgestattetes Wellenleitersystem 11. - Die Wandung 10 bzw. das Dämpfungsmittel ist in den Ausführungsbeispielen als separates Bauteil ausgebildet und in entsprechende Ausnehmungen eingesetzt, kann allerdings auch einteilig mit dem ersten Hohlleiterkörper 1 oder mit dem zweiten Hohlleiterkörper 12 ausgebildet sein. Für eine geeignete mechanische und elektrische Kontaktierung der Wandung 10 mit der ersten Hohlleiteranordnung 1 und/oder der zweiten Hohlleiteranordnung 12 können die dargestellten Stege 20 dienen, die beispielsweise eine Presspassung ermöglichen können.
- Ein weiteres Beispiel für eine Wandung 10 ist in
Figur 15 schematisch dargestellt. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die erste Hohlleiteranordnung 1 wenigstens ein als Erhebung auf der Stirnfläche 7 ausgebildetes Dämpfungsmittel aufweist, insbesondere die Wandung 10. Die Wellenleiteranordnung bzw. die zweite Hohlleiteranordnung 12 kann dann vorzugsweise ein als Nut ausgebildetes Dämpfungsmittel aufweisen, in das die Wandung 10 eindringen kann, wenn der Wellenleiterübergang 13 gebildet bzw. die erste Hohlleiteranordnung 1 und die Wellenleiteranordnung bzw. zweite Hohlleiteranordnung 12 aneinander angenähert werden. - Es kann von Vorteil sein, die Wandung 10 mittig zwischen den Durchbrüchen 3, 5 anzuordnen und vorzugsweise symmetrisch zwischen den Durchbrüchen 3, 5 anzuordnen.
- Im Rahmen der Erfindung können auch mehrere Wandungen vorgesehen sein.
- Die Wandung bzw. Wandungen können auch ringförmig um zumindest einen der Durchbrüche 3, 5 (vollständig oder teilweise) umlaufend angeordnet sein, ähnlich bzw. invers zur Anordnung der Ringnuten 8, 9. Beispielhafte, als Hülsen 21 ausgebildete Dämpfungsmittel sind in den Figuren 9 und 10 (mit Stegen 20 für eine Presspassung) und in den
Figuren 11 und 12 (mit vereinfachter Ausführung ohne Stege) dargestellt. - Auch Kombinationen aus Wandungen 10, Hülsen 21 und Ringnuten 8, 9 können vorgesehen sein.
- Zur Verdeutlichung der Vorteile der beanspruchten Erfindung zeigen die
Figuren 16 und17 Simulationsergebnisse von Wellenleiteranordnungen 11 mit verschiedenen Spaltmaßen (0,1 mm / 0,2 mm / 0,3 mm).Figur 16 zeigt eine Entkopplung zwischen zwei Kanälen gemäß dem Stand der Technik undFigur 17 eine erfindungsgemäße Entkopplung mit den beschriebenen Dämpfungsmitteln 8, 9, 8', 9' gemäß den Darstellungen derFiguren 1 bis 6 .
Claims (15)
- Hohlleiteranordnung (1), aufweisend einen Hohlleiterkörper (2) mit einem sich von einem ersten Ende (2.1) des Hohlleiterkörpers (2) zu einem zweiten Ende (2.2) des Hohlleiterkörpers (2) erstreckenden ersten Durchbruch (3) zur Ausbildung eines ersten Hohlleiters (4),
dadurch gekennzeichnet, dass
eine an dem zweiten Ende (2.2) des Hohlleiterkörpers (2) ausgebildete Stirnfläche (7) wenigstens ein Dämpfungsmittel (8, 9, 10, 21) aufweist, das ausgebildet ist, um eine Ausbreitung elektromagnetischer Wellen auf der Stirnfläche (7) zu unterdrücken. - Hohlleiteranordnung (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine an dem ersten Ende (2.1) des Hohlleiterkörpers (2) ausgebildete Außenfläche (19) wenigstens ein Dämpfungsmittel (8, 9, 10, 21) aufweist, das ausgebildet ist, um eine Ausbreitung elektromagnetischer Wellen auf der Außenfläche (19) zu unterdrücken. - Hohlleiteranordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Hohlleiterkörper (2) einen sich ausgehend von dem ersten Ende (2.1) des Hohlleiterkörpers (2) zu dem zweiten Ende (2.2) des Hohlleiterkörpers (2) erstreckenden zweiten Durchbruch (5) zur Ausbildung eines zweiten Hohlleiters (6) aufweist. - Hohlleiteranordnung (1) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
das wenigstens eine Dämpfungsmittel (8, 9, 10, 21) ausgebildet und angeordnet ist, um die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen auf der Stirnfläche (7) bzw. auf der Außenfläche (19) ausgehend von dem ersten Hohlleiter (4) zu dem zweiten Hohlleiter (6) zu unterdrücken. - Hohlleiteranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
das wenigstens eine Dämpfungsmittel (8, 9, 10, 21) ausgebildet und angeordnet ist, um die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen auf der Stirnfläche (7) bzw. auf der Außenfläche (19) ausgehend von dem ersten Durchbruch (3) und/oder von dem zweiten Durchbruch (5) vollständig oder zumindest in einem Kreisausschnitt ausgehend von dem ersten Durchbruch (3) und/oder von dem zweiten Durchbruch (5) zu unterdrücken. - Hohlleiteranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
das wenigstens eine Dämpfungsmittel (8, 9, 10, 21) teilweise oder vollständig ringförmig umlaufend um den ersten Durchbruch (3) angeordnet ist und/oder zwischen dem ersten Durchbruch (3) und dem zweiten Durchbruch (5) angeordnet ist und/oder teilweise oder vollständig ringförmig umlaufend um den zweiten Durchbruch (5) angeordnet ist. - Hohlleiteranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
das wenigstens eines der Dämpfungsmittel als Vertiefung in der Stirnfläche (7) bzw. in der Außenfläche (19), insbesondere als Nut (8, 9) oder Rille, ausgebildet ist. - Hohlleiteranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
das wenigstens eines der Dämpfungsmittel als Erhebung auf der Stirnfläche (7) bzw. auf der Außenfläche (19), insbesondere als Wandung (10), Hülse (21) oder Steg, ausgebildet ist. - Wellenleitersystem (11), umfassend eine Wellenleiteranordnung (12) und eine erste Hohlleiteranordnung (1) mit einem Hohlleiterkörper (2), wobei zwischen der Wellenleiteranordnung (12) und dem Hohlleiterkörper (2) der ersten Hohlleiteranordnung (1) ein Wellenleiterübergang (13) zur Übertragung einer elektromagnetischen Welle (14) zwischen wenigstens einem ersten Hohlleiter (4) der ersten Hohlleiteranordnung (1) und wenigstens einem Wellenleiter (4') der Wellenleiteranordnung (12) ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Hohlleiterkörper (2) an einer der Wellenleiteranordnung (12) zugewandten Stirnfläche (7) wenigstens ein Dämpfungsmittel (8, 9, 10, 21) aufweist, das ausgebildet ist, um eine Ausbreitung elektromagnetischer Wellen auf der Stirnfläche (7) zu unterdrücken. - Wellenleitersystem (11) nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wellenleiteranordnung als zweite Hohlleiteranordnung (12) ausgebildet ist, wobei jede der Hohlleiteranordnungen (1, 12) einen sich ausgehend von einem ersten Ende (2.1, 2.1') des Hohlleiterkörpers (2, 2') zu einem zweiten Ende (2.2, 2.2') des Hohlleiterkörpers (2, 2') erstreckenden ersten Durchbruch (3, 3') zur Ausbildung eines jeweiligen ersten Hohlleiters (4, 4') aufweist, und wobei die Hohlleiteranordnungen (1, 12) derart zueinander positioniert sind, dass deren erste Durchbrüche (3, 3') koaxial verlaufen und sich die jeweiligen zweiten Enden (2.2, 2.2') der Hohlleiterkörper (2, 2') mit ihren Stirnflächen (7, 7') gegenüberliegen. - Wellenleitersystem (11) nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Hohlleiterkörper (2') der zweiten Hohlleiteranordnung (12) an einer der ersten Hohlleiteranordnung (1) zugewandten Stirnfläche (7') wenigstens ein Dämpfungsmittel (8', 9', 10) aufweist, das ausgebildet ist, um eine Ausbreitung elektromagnetischer Wellen auf der Stirnfläche (7') des Hohlleiterkörpers (2') der zweiten Hohlleiteranordnung (12) zu unterdrücken. - Wellenleitersystem (11) nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Hohlleiterkörper (2) der ersten Hohlleiteranordnung (1) und der Hohlleiterkörper (2') der zweiten Hohlleiteranordnung (12) jeweils einen sich ausgehend von dem ersten Ende (2.1, 2.1') des Hohlleiterkörpers (2, 2') zu dem zweiten Ende (2.2, 2.2') des Hohlleiterkörpers (2, 2') erstreckenden zweiten Durchbruch (5, 5') zur Ausbildung eines jeweiligen zweiten Hohlleiters (6, 6') aufweisen, die koaxial zueinander verlaufen. - Wellenleitersystem (11) nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine elektrische Baugruppe (15) mit einer Antennenanordnung (16) zu der ersten Hohlleiteranordnung (1) positioniert und ausgerichtet ist, um die elektromagnetische Welle (14) ausgehend von dem ersten Ende (2.1) des Hohlleiterkörpers (2) der ersten Hohlleiteranordnung (1) in den ersten Hohlleiter (4) und/oder in den zweiten Hohlleiter (6) der ersten Hohlleiteranordnung (1) einzuleiten. - Wellenleitersystem (11) nach einem der Ansprüche 9 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wellenleiteranordnung (12) und die erste Hohlleiteranordnung (1) eine Steckverbindung ausbilden. - Verwendung einer Hohlleiteranordnung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Datenübertragung mittels elektromagnetischer Wellen.
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