專利名稱：微波傳輸帶與波導(dǎo)管間的過(guò)渡裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按照權(quán)利要求1所述的裝置。
在高頻技術(shù)的許多應(yīng)用情況中，特別在毫米波技術(shù)中，需要將一在微波傳輸帶中引導(dǎo)的波耦入到波導(dǎo)管內(nèi)，反之亦然。在這種情況下希望有盡可能無(wú)反射和無(wú)損耗的過(guò)渡。該過(guò)渡在一有限的頻率范圍內(nèi)要保證波導(dǎo)管與傳輸帶之間的阻抗相互匹配，并且將一波導(dǎo)類型的場(chǎng)結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)換為另一波導(dǎo)類型的場(chǎng)結(jié)構(gòu)圖。
微波傳輸帶-波導(dǎo)管過(guò)渡例如由DE 19741944 A1或US 6265950B1已知。
DE 19741944 A1中描述一種裝置，其中波微傳輸帶安裝在基片的上側(cè)面上(

圖1)。波導(dǎo)管HL以一端面安裝在基片S的下側(cè)面上?；琒在波導(dǎo)管HL的區(qū)域內(nèi)具有一通孔D，其基本上對(duì)應(yīng)于波導(dǎo)管HL的橫截面。在微波傳輸帶ML上設(shè)置一連接元件(未示出)，其伸進(jìn)通孔D中。通孔D在基片S的上側(cè)面由一屏蔽蓋SK包圍，其借助于導(dǎo)電的鉆孔(通路孔)VH與在基片S的下側(cè)面設(shè)置的金屬化層RM導(dǎo)電連接。
這種裝置的缺點(diǎn)是，必須將印刷電路板導(dǎo)電地安裝在一預(yù)加工的包括波導(dǎo)管HL的基板上。此外需要一精確制成的、機(jī)械精確定位的和導(dǎo)電安裝的屏蔽蓋SK。這種裝置的制造由于大量的不同方式的加工步驟是耗時(shí)和費(fèi)錢(qián)的。由于在印刷電路板外面設(shè)置的波導(dǎo)管的很大的空間需求，造成了其他的缺點(diǎn)。
在US 6265950 B1中描述的微波傳輸帶與波導(dǎo)管間的過(guò)渡裝置中，基片與其上安裝的微波傳輸帶一起伸進(jìn)波導(dǎo)管中。該裝置的缺點(diǎn)是波導(dǎo)管集成在一導(dǎo)體插件板附近。波導(dǎo)管只能設(shè)置在導(dǎo)體插件板(基片)的臨界面上。波導(dǎo)管集成在導(dǎo)體插件板內(nèi)由于印刷電路板的高費(fèi)用的預(yù)加工是不可能的。
本發(fā)明的目的是提供一種微波傳輸帶與波導(dǎo)管之間的過(guò)渡裝置，其能夠簡(jiǎn)單并低費(fèi)用地實(shí)現(xiàn)，而且需要不大的空間。
該目的由具有按權(quán)利要求1的特征的裝置來(lái)達(dá)到。該裝置的有利的構(gòu)造是從屬權(quán)利要求的主題。
按照本發(fā)明的在微波傳輸帶與波導(dǎo)管之間的過(guò)渡裝置包括在介電基片的上側(cè)面上安裝的微波傳輸帶；在基片的上側(cè)面上安裝的波導(dǎo)管，其在至少一個(gè)端面上具有一開(kāi)口，并且在開(kāi)口區(qū)域內(nèi)具有在一側(cè)壁上形成的階梯形結(jié)構(gòu)，所述階梯形結(jié)構(gòu)的至少一部分與微波傳輸帶導(dǎo)電連接，并且其中一波導(dǎo)管的側(cè)壁是在基片上形成的金屬化層；在金屬化層中構(gòu)成的凹槽，微波傳輸帶伸進(jìn)其中；在基片的背面上形成的背面金屬化層；在基片上側(cè)面上的金屬化層與背面金屬化層之間的各導(dǎo)電穿通接觸，其包圍所述凹槽。
本發(fā)明的裝置的優(yōu)點(diǎn)是，能夠簡(jiǎn)單并低費(fèi)用地制造波微傳輸帶-波導(dǎo)管過(guò)渡。為了實(shí)現(xiàn)過(guò)渡，不同于現(xiàn)有技術(shù)的是，需要較少的構(gòu)件。另一優(yōu)點(diǎn)是，波導(dǎo)管在導(dǎo)體插件板附近的安裝不必像在US 6265950中那樣在導(dǎo)體插件板的邊緣上實(shí)現(xiàn)，而是可以在導(dǎo)體插件板上的任何位置實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的裝置因此需要不大的空間。
波導(dǎo)管為一SMD(表面安裝裝置)構(gòu)件是有利的。對(duì)此將波導(dǎo)管以簡(jiǎn)單的組裝步驟從上面安裝在導(dǎo)體插件板上并導(dǎo)電連接。波導(dǎo)管在過(guò)渡處的連接可以這樣按已知的裝備方法集成。借此減少制造步驟，從而降低制造成本和時(shí)間。
本發(fā)明以及本發(fā)明的裝置的其他有利的實(shí)施例以下借助附圖加以更詳細(xì)地說(shuō)明。其中，圖1 按照現(xiàn)有技術(shù)的微波傳輸帶-波導(dǎo)管的過(guò)渡裝置的縱剖面圖；圖2 基片上側(cè)面上的金屬化層的俯視圖；圖3 示例性的SMD構(gòu)件的階梯形內(nèi)部結(jié)構(gòu)的透視圖；圖4 本發(fā)明的微波傳輸帶-波導(dǎo)管的過(guò)渡裝置的縱剖面圖；圖5 圖4中區(qū)域3的第一橫剖面圖；圖6 圖4中區(qū)域4的第二橫剖面圖；圖7 圖4中區(qū)域5的第三橫剖面圖；圖8 圖4中區(qū)域6的第四橫剖面圖；圖9 本發(fā)明的微波傳輸帶-波導(dǎo)管過(guò)渡的另一有利的實(shí)施方式。
圖2示出基片的金屬化層的俯視圖。該金屬化層也可稱為微波傳輸帶-波導(dǎo)管過(guò)渡的著陸結(jié)構(gòu)。著陸結(jié)構(gòu)LS具有一設(shè)有開(kāi)口OZ的凹槽A。微波傳輸帶ML穿過(guò)該開(kāi)口OZ延伸，并終止于凹槽A內(nèi)。凹槽A由穿通接觸VH包圍，其也稱為通路孔。該穿通接觸VH為導(dǎo)電設(shè)計(jì)的基片的通孔，它將著陸結(jié)構(gòu)LS與在基片背面上形成的背面金屬化層(未示出)相連接。通路孔VH的相互間距選擇成如此之窄，使在電網(wǎng)頻率范圍內(nèi)的電磁波通過(guò)中間空隙的輻射很小。在這樣情況下為了減少輻射，通路孔VH最好也可分布為多個(gè)相互平行設(shè)置的行。
圖3示出SMD構(gòu)件的示例性的階梯形內(nèi)部結(jié)構(gòu)的透視圖。構(gòu)件B對(duì)應(yīng)于著陸結(jié)構(gòu)的凹槽中的開(kāi)口(圖2)也具有一開(kāi)口OB。沿構(gòu)件的縱向方向在一離開(kāi)口OB的預(yù)定的間距內(nèi)在側(cè)壁上形成階梯結(jié)構(gòu)ST1、ST。構(gòu)件B的包括階梯結(jié)構(gòu)ST1、ST的側(cè)壁在安裝以后與基片表面的著陸結(jié)構(gòu)LS(參見(jiàn)圖4)。待安裝的波導(dǎo)管構(gòu)件B在安裝之前向下(向基片的方向)是敞開(kāi)的，并從而仍然是不完整的。仍然缺少的側(cè)壁由在基片上形成的著陸結(jié)構(gòu)LS構(gòu)成。
本發(fā)明的裝置也不受圖3或圖4中所示的階梯數(shù)目的限制。結(jié)構(gòu)ST關(guān)于階梯的數(shù)目、各個(gè)階梯的長(zhǎng)度和寬度可以匹配于過(guò)渡的相應(yīng)的要求。當(dāng)然也有可能實(shí)現(xiàn)連續(xù)的過(guò)渡。
在所示的圖中以附圖標(biāo)記ST1表示的階梯具有這樣的高度，即當(dāng)構(gòu)件B形狀符合地安裝到根據(jù)圖2的著陸結(jié)構(gòu)上時(shí)，階梯ST1直接支承在微波傳輸帶ML上，并從而在微波傳輸帶ML與構(gòu)件B之間形成導(dǎo)電連接。
圖4示出微波傳輸帶-波導(dǎo)管的過(guò)渡裝置的縱剖面圖。其中根據(jù)圖3的構(gòu)件B形狀符合地安裝到根據(jù)圖2的基片S的著陸結(jié)構(gòu)上。其中構(gòu)件B特別這樣安裝到基片上，即在著陸結(jié)構(gòu)與構(gòu)件B之間形成導(dǎo)電連接。
基片S在下側(cè)面上具有基本上連續(xù)的金屬涂層RM。波導(dǎo)管區(qū)域在圖中用附圖標(biāo)記HB表示。過(guò)渡區(qū)域用附圖標(biāo)記UB表示。
本發(fā)明的微波傳輸帶-波導(dǎo)管過(guò)渡按以下原理操作在波導(dǎo)管HL以外的高頻信號(hào)通過(guò)一具有阻抗Z0的微波傳輸帶ML引導(dǎo)(區(qū)域1)。高頻信號(hào)在波導(dǎo)管HL內(nèi)以TE10波導(dǎo)管主模的形式引導(dǎo)。過(guò)渡UB將微波傳輸帶模式的場(chǎng)結(jié)構(gòu)圖逐步地轉(zhuǎn)換為波導(dǎo)管模式的場(chǎng)結(jié)構(gòu)圖。同時(shí)過(guò)渡UB通過(guò)構(gòu)件B的各階梯構(gòu)成相對(duì)于波阻抗是變化的、并保證在電網(wǎng)頻率范圍內(nèi)使阻抗Z0匹配于波導(dǎo)管HL的阻抗ZHL。因此能夠?qū)崿F(xiàn)在兩個(gè)波導(dǎo)間的低損耗和低反射的過(guò)渡。
微波傳輸帶ML首先引入到一所謂的斷開(kāi)通道(Cutoff-Kanal)的區(qū)域2中。該通道由構(gòu)件B、背面金屬化層RM和通路孔VH構(gòu)成，通路孔VH形成構(gòu)件B與背面金屬化層RM之間的導(dǎo)電連接。斷開(kāi)通道的寬度選擇為使在該區(qū)域2中除了引導(dǎo)信號(hào)的微波傳輸帶模式之外不能傳播任何其他的波類型。該通道的長(zhǎng)度確定了不希望的不能被傳播的波導(dǎo)管模式的衰減，并且防止輻射到開(kāi)放空間中(區(qū)域1)。
微波傳輸帶ML以部分充填波導(dǎo)管的方式位于區(qū)域3中。波導(dǎo)管由構(gòu)件B、背面金屬化層RM和通路孔VH構(gòu)成(圖5)。在區(qū)域4中構(gòu)件B的階梯形結(jié)構(gòu)與微波傳輸帶ML相連接(圖6)。構(gòu)件B的各側(cè)壁通過(guò)一排由通路孔VH構(gòu)成的屏蔽與基片S的背面金屬化層RM導(dǎo)電連接。
因此構(gòu)成介電的受電荷的π形截面波導(dǎo)管。信號(hào)能量集中在背面金屬化層RM與由微波傳輸帶ML和構(gòu)件B的階梯ST1構(gòu)成的橋形接片之間。
與區(qū)域4相比，在區(qū)域5中包含在構(gòu)件B中的階梯結(jié)構(gòu)ST的高度減小，從而在構(gòu)件B在基片S的著陸結(jié)構(gòu)LS上形狀符合地組裝時(shí)在基片材料與階梯結(jié)構(gòu)ST之間形成一確定的空氣間隙L(圖7)。構(gòu)件B的各側(cè)壁通過(guò)通路孔VH與背面金屬化層RM導(dǎo)電連接。因此構(gòu)成部分充填的介電受電荷的π形截面波導(dǎo)管。
階梯的寬度擴(kuò)大以使區(qū)域4的場(chǎng)結(jié)構(gòu)圖逐漸適合于波導(dǎo)管模式的場(chǎng)結(jié)構(gòu)圖(區(qū)域6)。各階梯的長(zhǎng)度、寬度和高度選擇成使波微傳輸帶模式的阻抗Z0在區(qū)域6的末端轉(zhuǎn)換為波導(dǎo)管模式的阻抗ZHL。需要時(shí)在區(qū)域5中可以增加構(gòu)件B的結(jié)構(gòu)中的階梯數(shù)目或采用一連續(xù)斜切的橋形接片。
區(qū)域6示出波導(dǎo)管區(qū)域HB。構(gòu)件B構(gòu)成波導(dǎo)管HL的各側(cè)壁和蓋。波導(dǎo)管底面由基片S的著陸結(jié)構(gòu)LS形成，即與區(qū)域5相比在這里在波導(dǎo)管HL中沒(méi)有介電填充物。
一排或多排垂直于波導(dǎo)管波的擴(kuò)散方向延伸的由通路孔VH構(gòu)成的屏蔽在區(qū)域5與區(qū)域6之間的過(guò)渡區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)部分地用電介質(zhì)填充的波導(dǎo)管與純空氣填充的波導(dǎo)管之間的過(guò)渡。同時(shí)通過(guò)這些排屏蔽防止在著陸結(jié)構(gòu)LS與背面金屬化層之間耦入信號(hào)。
在區(qū)域6中在蓋上部也可以設(shè)置一階梯結(jié)構(gòu)(類似于區(qū)域5中的階梯結(jié)構(gòu))。這些階梯的長(zhǎng)度和高度類似于區(qū)域5來(lái)選擇，使其與其他的區(qū)域相組合時(shí)微波傳輸帶模式的阻抗Z0在區(qū)域6的末端轉(zhuǎn)換為波導(dǎo)管模式的當(dāng)前的阻抗ZHL。
圖9中示出本發(fā)明的微波傳輸帶-波導(dǎo)管過(guò)渡的另一有利的實(shí)施方式。利用該實(shí)施方式可以簡(jiǎn)單和低費(fèi)用地實(shí)現(xiàn)波導(dǎo)過(guò)渡，其中高頻信號(hào)可以穿過(guò)基片S向下通過(guò)包含在基片中的貫通的波導(dǎo)管開(kāi)口DB輸出。波導(dǎo)管開(kāi)口DB有利地具有導(dǎo)電的內(nèi)壁(IW)。構(gòu)件B在通孔DB的區(qū)域內(nèi)在相對(duì)于波導(dǎo)管開(kāi)口DB的側(cè)壁上有利地具有一階梯形狀ST。利用該階梯形狀ST，波導(dǎo)管波從構(gòu)件B的波導(dǎo)管區(qū)域HB向基片S的波導(dǎo)管開(kāi)口DB偏轉(zhuǎn)90°。在基片S的下側(cè)面上在波導(dǎo)管開(kāi)口DB的區(qū)域內(nèi)例如可以設(shè)置另一波導(dǎo)管或一輻射元件。在圖9的該實(shí)例中，在背面金屬化RM上安裝另一個(gè)載體材料TP，例如一單層至多層的導(dǎo)體插件板或一金屬載體。該裝置的優(yōu)點(diǎn)與DE 197 41 944A1相比在于基片S和載體材料TP的簡(jiǎn)單的和低費(fèi)用的結(jié)構(gòu)。貫穿地銑出波導(dǎo)管開(kāi)口并將內(nèi)壁電鍍金屬。這兩個(gè)加工步驟在印刷電路板工藝中是通用的、易于實(shí)施的標(biāo)準(zhǔn)方法。
權(quán)利要求
1.在微波傳輸帶與波導(dǎo)管間的過(guò)渡裝置，其包括-在一介電基片(S)的上側(cè)面上安裝的微波傳輸帶(ML)；-在基片(S)的上側(cè)面上安裝的波導(dǎo)管，其在至少一個(gè)端面上具有一開(kāi)口(OB)，并在開(kāi)口(OB)的區(qū)域內(nèi)具有在一側(cè)壁上形成的階梯形結(jié)構(gòu)(ST)，所述階梯形結(jié)構(gòu)的至少一部分(ST1)與微波傳輸帶(ML)導(dǎo)電連接，并且其中波導(dǎo)管的側(cè)壁是在基片(S)上形成的金屬化層(LS)；-在金屬化層(LS)中形成的凹槽(A)，微波傳輸帶(ML)伸進(jìn)其中；-在基片(S)的背面上形成的背面金屬化層(RM)；-在基片(S)的上側(cè)面上的金屬化層(LS)與背面金屬化層(RM)之間的導(dǎo)電穿通接觸(VH)，其包圍凹槽(A)。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，波導(dǎo)管(B)為一SMD構(gòu)件。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，階梯形結(jié)構(gòu)(ST)構(gòu)成在波導(dǎo)管(B)的相對(duì)于凹槽(A)設(shè)置的側(cè)壁上。
4.按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，各穿通接觸(VH)的相互間距被選擇為使在電網(wǎng)頻率范圍內(nèi)的電磁波通過(guò)中間空隙的輻射很小，并從而不會(huì)由于提高的損耗和不希望的耦合影響到過(guò)渡的功能。
5.按照權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，各穿通接觸(VH)分布成多個(gè)相互平行的行。
6.按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，基片(S)在金屬化層(LS)的區(qū)域內(nèi)在基片(S)的上側(cè)面上具有一波導(dǎo)管開(kāi)口(DB)。
7.按照權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，波導(dǎo)管開(kāi)口(DB)的內(nèi)表面是導(dǎo)電的。
8.按照權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于，波導(dǎo)管(B)的相對(duì)于基片上側(cè)面設(shè)置的側(cè)壁在波導(dǎo)管開(kāi)口(DB)的區(qū)域內(nèi)具有一階梯形結(jié)構(gòu)(ST)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在微波傳輸帶與波導(dǎo)管間的過(guò)渡裝置，其包括在介電基片(S)的上側(cè)面上安裝的微波傳輸帶(ML)；在基片(S)的上側(cè)面上安裝的波導(dǎo)管，其在至少一個(gè)端面上具有一開(kāi)口(OB)，并且在開(kāi)口(OB)的區(qū)域內(nèi)具有在一側(cè)壁上形成的階梯形結(jié)構(gòu)(ST)，后者在至少一部分(ST1)中與微波傳輸帶(ML)導(dǎo)電連接，并且其中波導(dǎo)管的側(cè)壁是在基片(S)上形成的金屬化層(LS)；在金屬化層(LS)中形成的凹槽(A)，其中伸進(jìn)微波傳輸帶(ML)；在基片(S)的背面上形成的背面金屬化層(RM)；在基片(S)的上側(cè)面上的金屬化層(LS)與背面金屬化層(RM)之間的導(dǎo)電穿通接觸(VH)，其包圍凹槽(A)。
文檔編號(hào)H01P5/10GK1682404SQ03822218
公開(kāi)日2005年10月12日 申請(qǐng)日期2003年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月20日
發(fā)明者托馬斯·J.·穆勒 申請(qǐng)人:伊茲德國(guó)有限公司