用于交叉?zhèn)鬏斁€路的耦合結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種用于在電路襯底(70)的一個(gè)信號(hào)導(dǎo)體層(72)中交叉三個(gè)傳輸線路(11；12；13)的耦合結(jié)構(gòu)，所述傳輸線路用于毫米波信號(hào)或厘米波信號(hào)(S1；S2；S3)，其中，所述耦合結(jié)構(gòu)(10)包括三個(gè)平面的交叉耦合器(30；40；50)，其中，對(duì)于所述三個(gè)交叉耦合器(30；40；50)中的每一個(gè)交叉耦合器，所述交叉耦合器(30；40；50)的在所述交叉耦合器(30；40；50)的平面中以順時(shí)針?lè)较蛞来卧O(shè)置的兩個(gè)輸入/輸出點(diǎn)(33；34；41；43；44；53；54)分別與所述三個(gè)交叉耦合器(30；40；50)中的相應(yīng)的另一個(gè)交叉耦合器的輸入/輸出點(diǎn)(33；34；41；43；44；53；54)連接。
【專利說(shuō)明】用于交叉?zhèn)鬏斁€路的耦合結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于在電路襯底的一個(gè)信號(hào)導(dǎo)體層中交叉?zhèn)鬏斁€路的耦合結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種用于交叉針對(duì)毫米波信號(hào)或厘米波信號(hào)的傳輸線路的耦合結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]為了交叉用于高頻信號(hào)的傳輸線路已知的是，提供具有多個(gè)金屬層的電路襯底，在所述電路襯底上可以使構(gòu)造在不同的金屬層中的傳輸線路相互交叉。在此，一個(gè)金屬層中的傳輸線路可以通過(guò)另一個(gè)金屬層上的繞路跨接交叉區(qū)域。在此不利的是設(shè)置第二或其他金屬層的附加開(kāi)銷。
[0003]同一金屬層的兩個(gè)傳輸線路借助由分立部件組成的橋的交叉的實(shí)現(xiàn)也是已知的。然而，在此根據(jù)要求可能發(fā)生不利的功率損失。
[0004]J.-S.Ν?Γοη 和 G.-Y.Delisle 所著的《Microstrip EHF Butler Matrix Designand Realizat1n)) (ETRI Journal,第 27 卷，第 6 號(hào)，2005 年 12 月)描述了一種用于交叉用于36GHz信號(hào)的兩個(gè)傳輸線路的耦合結(jié)構(gòu)。所述耦合結(jié)構(gòu)由平面的交叉耦合器(也稱作OdB耦合器)組成，所述交叉耦合器能夠借助兩個(gè)傳輸線路之間的最小耦合實(shí)現(xiàn)所述兩個(gè)傳輸線路的交叉。平面的交叉耦合器實(shí)施為兩個(gè)90°混合耦合器的級(jí)聯(lián)。這種本身已知的90°混合耦合器由兩個(gè)輸入點(diǎn)中的一個(gè)處的輸入信號(hào)在其輸出點(diǎn)處產(chǎn)生兩個(gè)相位錯(cuò)開(kāi)90°的信號(hào)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的任務(wù)是,實(shí)現(xiàn)一種用于在電路襯底的一個(gè)信號(hào)導(dǎo)體層中交叉三個(gè)傳輸線路的耦合結(jié)構(gòu)，所述傳輸線路尤其用于76至77 GHz的范圍內(nèi)的信號(hào)。
[0006]根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)用于在電路襯底的一個(gè)信號(hào)導(dǎo)體層中交叉三個(gè)傳輸線路的耦合結(jié)構(gòu)提供解決所述任務(wù)的貢獻(xiàn)，所述傳輸線路用于毫米波信號(hào)或厘米波信號(hào)，所述耦合結(jié)構(gòu)包括三個(gè)平面的交叉耦合器，其中對(duì)于三個(gè)交叉耦合器中的每一個(gè)，所述交叉耦合器的在交叉耦合器的平面中以順時(shí)針?lè)较蛞来卧O(shè)置的兩個(gè)輸入/輸出點(diǎn)分別與三個(gè)交叉耦合器中的相應(yīng)的另一個(gè)的輸入/輸出點(diǎn)連接。信號(hào)導(dǎo)體層優(yōu)選是電路襯底的金屬層。
[0007]所述耦合結(jié)構(gòu)尤其能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的交叉耦合器的所描述的、以順時(shí)針?lè)较蛞来卧O(shè)置的輸入/輸出點(diǎn)在同一信號(hào)導(dǎo)體層中分別與三個(gè)交叉耦合器中的相應(yīng)的另一個(gè)的輸出/輸入點(diǎn)連接。因此，可以在一個(gè)唯一的信號(hào)導(dǎo)體層中實(shí)現(xiàn)用于交叉三個(gè)傳輸線路的耦合結(jié)構(gòu)，其中耦合結(jié)構(gòu)不具有設(shè)置在信號(hào)導(dǎo)體層之外的部件，尤其沒(méi)有分立部件。
[0008]例如，在用于雷達(dá)傳感器的模擬的和/或數(shù)字的電路中可以有利地使用這樣的耦合結(jié)構(gòu)，在所述電路中相應(yīng)頻率區(qū)間中的信號(hào)應(yīng)在一個(gè)金屬層內(nèi)交叉。
[0009]在從屬權(quán)利要求中說(shuō)明本發(fā)明的其他有利構(gòu)型。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]在附圖中示出并且在隨后的描述中進(jìn)一步闡述本發(fā)明的實(shí)施例。
[0011]附圖示出:
[0012]圖1:根據(jù)本發(fā)明的耦合結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0013]圖2:根據(jù)本發(fā)明的耦合結(jié)構(gòu)的另一示例的示意圖；
[0014]圖3:90°混合耦合器形式的交叉耦合器的示意圖；
[0015]圖4:通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的耦合結(jié)構(gòu)交叉的三個(gè)傳輸線路的示意圖；
[0016]圖5:電路襯底的層結(jié)構(gòu)的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]圖1和圖2示出用于交叉三個(gè)傳輸線路11、12、13的耦合結(jié)構(gòu)10、10’的不同示例，所述傳輸線路用于根據(jù)圖4中的示意圖的76至77 GHz的范圍內(nèi)的信號(hào)S1、S2和S3。從第一電路側(cè)一圖1、圖2和圖4中分別在左側(cè)，對(duì)于三個(gè)信號(hào)S1、S2、S3以所述順序彼此并排地設(shè)置的信號(hào)線路11、12、13 (圖4)分別與一個(gè)輸入/輸出點(diǎn)21、22、23連接。在耦合結(jié)構(gòu)10的相對(duì)置的一側(cè)上，以相反的順序，用于信號(hào)S3、S2、SI的三個(gè)信號(hào)線路13’、12’、11’的延續(xù)分別與耦合機(jī)構(gòu)10的一個(gè)輸入/輸出點(diǎn)26、25、24連接。將施加在耦合結(jié)構(gòu)的一側(cè)的輸入/輸出點(diǎn)21、22、23上的信號(hào)如此傳輸?shù)今詈辖Y(jié)構(gòu)10的另一側(cè)的輸入/輸出點(diǎn)26、25、24上，使得信號(hào)的順序(即信號(hào)路徑的彼此布置中的順序)被交換。在圖1、2和4中，通過(guò)虛線彼此限界耦合結(jié)構(gòu)10或10’的相應(yīng)側(cè)。
[0018]圖1示出相應(yīng)于圖4的耦合結(jié)構(gòu)10的第一示例。耦合結(jié)構(gòu)10由三個(gè)平面的交叉耦合器30、40、50組成，其星形地相互連接并且設(shè)置在電路襯底的同一信號(hào)導(dǎo)體層中。第一交叉耦合器30的彼此并排的兩個(gè)第一輸入/輸出點(diǎn)31、32構(gòu)成耦合結(jié)構(gòu)的輸入/輸出點(diǎn)
21、22，第二交叉耦合器40的彼此并排的兩個(gè)第一輸入/輸出點(diǎn)41、42構(gòu)成耦合結(jié)構(gòu)的輸入/輸出點(diǎn)23、24，而第三交叉耦合器50的彼此并排的兩個(gè)第一輸入/輸出點(diǎn)51、52構(gòu)成耦合結(jié)構(gòu)10的輸入/輸出點(diǎn)25、26。
[0019]在相應(yīng)的交叉耦合器30、40、50的相對(duì)置的一側(cè)上，第一交叉耦合器的彼此并排的第二輸入/輸出點(diǎn)33、34在電路點(diǎn)B、A處分別與三個(gè)交叉耦合器中的相應(yīng)的另一個(gè)交叉率禹合器40、50的第二輸入/輸出點(diǎn)44或53直接在同一信號(hào)導(dǎo)體層中連接,而第二交叉率禹合器的另一個(gè)第二輸入/輸出點(diǎn)43在電路點(diǎn)C處與第三交叉稱合器50的另一個(gè)第二輸入/輸出點(diǎn)54直接在同一信號(hào)導(dǎo)體層中連接。
[0020]因此，相應(yīng)的交叉耦合器30、40、50的彼此并排的兩個(gè)第一輸入/輸出點(diǎn)31、32 ；41、42或者51、52分別構(gòu)成耦合結(jié)構(gòu)的輸入/輸出點(diǎn)21至26，而交叉耦合器的位于相應(yīng)的交叉耦合器30、40、50的相對(duì)置的一側(cè)上的彼此并排的第二輸入/輸出點(diǎn)33、34 ;43、44或者53、54分別與三個(gè)交叉耦合器30、40、50的相應(yīng)的另一個(gè)的第二輸入/輸出點(diǎn)44、53 ;54、33或者34、43直接在同一信號(hào)導(dǎo)體層中連接。
[0021]由此構(gòu)成的耦合結(jié)構(gòu)10將以所述順序在第一側(cè)上通過(guò)輸入/輸出點(diǎn)21、22、23輸送的信號(hào)S1、S2、S3與輸入/輸出點(diǎn)26、25、24在耦合結(jié)構(gòu)10的相對(duì)置的一側(cè)上以相反的順序耦合。通過(guò)耦合結(jié)構(gòu)10的各個(gè)部分塊或?qū)w區(qū)段的適當(dāng)設(shè)計(jì)以及交叉耦合器30、40、50的各個(gè)部分塊或?qū)w區(qū)段的適當(dāng)設(shè)計(jì)，可以如此優(yōu)化耦合結(jié)構(gòu)10的和各個(gè)交叉耦合器30,40,50的幾何形狀，使得在用作輸出端的輸入/輸出點(diǎn)26、25、24上各個(gè)所期望的信號(hào)S3、S2、SI的分量相長(zhǎng)地疊加而各個(gè)其他信號(hào)的分量相消地疊加。尤其適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)電長(zhǎng)度和線路波阻抗。對(duì)于給定的襯底，這可以通過(guò)線路長(zhǎng)度和線路寬度的匹配來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)這種方式可以以信號(hào)的盡可能小的相互干擾實(shí)現(xiàn)三個(gè)信號(hào)線路11、12、13的交叉。
[0022]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的耦合結(jié)構(gòu)10’的第二示例，所述耦合結(jié)構(gòu)同樣包括三個(gè)平面的交叉耦合器30、40、50。交叉耦合器彼此前后地設(shè)置，其中第一交叉耦合器30在耦合結(jié)構(gòu)10’的第一側(cè)上將交叉稱合器30的用于信號(hào)S1、S2的兩個(gè)第一輸入/輸出點(diǎn)31、32與交叉I禹合器30的以相反順序設(shè)置的第二輸入/輸出點(diǎn)33、34 I禹合,所述兩個(gè)第一輸入/輸出點(diǎn)相應(yīng)于I禹合器10’的輸入/輸出點(diǎn)21、22。第一交叉I禹合器30的第二輸入/輸出點(diǎn)33在電路點(diǎn)D處直接與在后的第二交叉耦合器40的第一輸入/輸出點(diǎn)41連接，所述在后的第二交叉耦合器40的另一個(gè)第一輸入/輸出點(diǎn)42分配給信號(hào)S3并且相應(yīng)于耦合結(jié)構(gòu)10’的輸入/輸出點(diǎn)23。在此,第二交叉I禹合器40與第一交叉f禹合器30的以下第二輸入/輸出點(diǎn)33連接:所述第二輸入/輸出點(diǎn)與用于信號(hào)SI的第一輸入/輸出點(diǎn)31成對(duì)角線地相對(duì)設(shè)置。與此相應(yīng)，在耦合結(jié)構(gòu)10’的所描述的一側(cè)上以所述順序彼此并排地輸送信號(hào) S1、S2、S3。
[0023]電路點(diǎn)D通過(guò)第二交叉耦合器40與第二耦合器40的成對(duì)角線地相對(duì)設(shè)置的用于信號(hào)SI的第二輸入/輸出點(diǎn)43 I禹合,所述第二輸入/輸出點(diǎn)相應(yīng)于I禹合結(jié)構(gòu)10’的輸入/輸出點(diǎn)24。相應(yīng)地,施加在第二交叉I禹合器40的另一個(gè)第一輸入/輸出點(diǎn)42上的信號(hào)S3在成對(duì)角線地相對(duì)設(shè)置的電路點(diǎn)E處通過(guò)第二交叉耦合器40直接在同一信號(hào)導(dǎo)體層中與第三交叉耦合器50的第二輸入/輸出點(diǎn)54連接。
[0024]第三交叉I禹合器50的另一個(gè)第二輸入/輸出點(diǎn)53在電路點(diǎn)F處直接在同一信號(hào)導(dǎo)體層中通過(guò)導(dǎo)體區(qū)段形式的信號(hào)線路58與第一交叉耦合器30的另一個(gè)第二輸入/輸出點(diǎn)34連接。因此，所述連接平行于第二交叉耦合器40。兩個(gè)電路點(diǎn)E、F又通過(guò)第三交叉率禹合器50分別與第三交叉稱合器50的成對(duì)角線地相對(duì)設(shè)置的第一輸入/輸出點(diǎn)52、51率禹合，所述第一輸入/輸出點(diǎn)相應(yīng)于I禹合結(jié)構(gòu)10’的輸入/輸出點(diǎn)26、25，從而通過(guò)f禹合結(jié)構(gòu)10’整體上反向信號(hào)S1、S2、S3的布置的順序。
[0025]圖3借助交叉耦合器30示意性示出圖1或2的交叉耦合器30、40、50中的一個(gè)的結(jié)構(gòu)。相應(yīng)地構(gòu)造其余的交叉耦合器40、50。
[0026]交叉耦合器30構(gòu)造為兩個(gè)90°混合耦合器60、62的級(jí)聯(lián)，其中在級(jí)聯(lián)的第一端部上彼此緊鄰并排地設(shè)置交叉耦合器的第一輸入/輸出點(diǎn)31、32，而在級(jí)聯(lián)的第二端部上彼此緊鄰并排地設(shè)置第二輸入/輸出點(diǎn)33、34。在交叉耦合器30的平面中，以順時(shí)針?lè)较蛞皂樞?1、32、33、34、31……等等依次設(shè)置輸入/輸出點(diǎn)。交叉耦合器30包括兩個(gè)縱向連接部64、66，它們使輸入/輸出點(diǎn)31和34或者32和33直接并且筆直地彼此連接并且它們通過(guò)三個(gè)橫向連接部68彼此連接，從而借助三個(gè)橫梁構(gòu)成梯狀結(jié)構(gòu)。橫向連接部68的長(zhǎng)度近似為信號(hào)線路中的信號(hào)波長(zhǎng)的四分之一。兩個(gè)橫向連接部68之間的縱向連接部64、66的相應(yīng)區(qū)段的長(zhǎng)度同樣近似相應(yīng)于信號(hào)波長(zhǎng)的四分之一。
[0027]在圖1和2示出的示例中，三個(gè)交叉耦合器中的至少兩個(gè)交叉耦合器30、50在其90°混合耦合器60、62的相關(guān)級(jí)聯(lián)的一個(gè)端部上分別具有兩個(gè)彼此并排的輸入/輸出點(diǎn)
31、32或者51、52，所述輸入/輸出點(diǎn)構(gòu)成耦合結(jié)構(gòu)10、10’的輸入/輸出點(diǎn)21、22或者25、
26。在圖1的示例中，這適用于三個(gè)交叉耦合器中的每一個(gè)。
[0028]圖5示意性示出電路襯底70的結(jié)構(gòu)，在所述電路襯底上例如實(shí)現(xiàn)耦合結(jié)構(gòu)10或10’。電路襯底70包括相應(yīng)結(jié)構(gòu)化的金屬層形式的信號(hào)導(dǎo)體層72，在所述信號(hào)導(dǎo)體層中構(gòu)造相應(yīng)的耦合結(jié)構(gòu)10、10’。此外，電路襯底70包括電介質(zhì)形式的承載板74和地層76。信號(hào)導(dǎo)體層72和地層76設(shè)置在承載板74的相對(duì)置的側(cè)上。
【權(quán)利要求】
1.一種用于在電路襯底(70)的一個(gè)信號(hào)導(dǎo)體層(72)中交叉三個(gè)傳輸線路(11 ；12 ；13)的耦合結(jié)構(gòu)，所述傳輸線路用于毫米波信號(hào)或厘米波信號(hào)(SI ；S2 ；S3), 其中，所述耦合結(jié)構(gòu)(10)包括三個(gè)平面的交叉耦合器(30 ；40 ；50), 其中，對(duì)于所述三個(gè)交叉耦合器(30 ；40 ；50)中的每一個(gè)交叉耦合器，所述交叉耦合器(30 ；40 ；50)的在所述交叉耦合器(30 ；40 ；50)的平面中以順時(shí)針?lè)较蛞来卧O(shè)置的兩個(gè)輸入/輸出點(diǎn)(33 ；34 ；41 ；43 ；44 ；53 ；54)分別與所述三個(gè)交叉耦合器(30 ；40 ；50)中的相應(yīng)的另一個(gè)交叉耦合器的輸入/輸出點(diǎn)(33 ；34 ；41 ；43 ；44 ；53 ；54)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合結(jié)構(gòu)，其中，所述交叉耦合器(30；40 ；50)分別構(gòu)造為.90?；旌像詈掀?60 ；62)的級(jí)聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的耦合結(jié)構(gòu)，其中，所述的三個(gè)交叉耦合器(30；40 ；50)中的至少兩個(gè)交叉耦合器(30 ；50)在相關(guān)的級(jí)聯(lián)的一個(gè)端部上分別具有兩個(gè)彼此并排的輸入/輸出點(diǎn)(31 ；32 ；51 ;52)，所述輸入/輸出點(diǎn)構(gòu)成所述耦合結(jié)構(gòu)(10)的輸入/輸出點(diǎn)(21 ；22 ；.25 ；26)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的耦合結(jié)構(gòu)，其中，對(duì)于所述的三個(gè)交叉耦合器(30 ；40 ；50)中的每一個(gè)交叉耦合器，所述交叉耦合器(30 ；40 ；50)的在所述交叉耦合器(30 ；40 ；50)的平面中以順時(shí)針?lè)较蛞来卧O(shè)置的兩個(gè)輸入/輸出點(diǎn)(33 ；34 ；41 ；43 ；44 ；53 ；54)直接地并且在同一信號(hào)導(dǎo)體層(32)中分別與所述三個(gè)交叉耦合器(30 ；40 ；50)中的相應(yīng)的另一個(gè)交叉耦合器的輸入/輸出點(diǎn)(33 ；34 ；41 ；43 ；44 ；53 ；54)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的耦合結(jié)構(gòu)，其中，所述三個(gè)交叉耦合結(jié)構(gòu)(30；.40 ；50)星形設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的耦合結(jié)構(gòu)，其中，所述三個(gè)交叉耦合器(30;.40 ；50)順序地彼此前后設(shè)置，其中，中間的第二交叉耦合器(40)與第一和第三交叉耦合器(30 ；50)在側(cè)面錯(cuò)開(kāi)地設(shè)置，并且在中間的交叉耦合器(40)旁延伸的信號(hào)線路(58)將所述第一交叉耦合器(30)的輸入/輸出點(diǎn)(34)與所述第三交叉耦合器(50)的輸入/輸出點(diǎn)(53)連接。
【文檔編號(hào)】H01P5/22GK104137330SQ201280069571
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月13日
【發(fā)明者】O·布呂格曼, J·龐特斯, M·施泰因豪爾 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司