Übergang zwischen einem Hohlleiter und einer Microstrip-Leitung Die vorliegende Erfindung betrifft einen Übergang zwischen einem Hohlleiter und einer Microstrip-Leitung, wobei die Microstrip-Leitung auf einer Leiterplatte aufgebracht ist, die mit dem Hohlleiter fest verbunden ist und wobei die Leiterplatte zwischen dem Hohlleiterende und einer ersten Metallisierungsschicht eine Dicke von einem Viertel der mittleren Betriebswellenlänge aufweist.

Stand der Technik Aus der DE 42 41 635 A1 ist ein Übergang von einer Microstrip-Leitung auf einen Hohlleiter bekannt, bei dem die Microstrip-Leitung, deren Substrat masseseitig auf einer Wand eines Gehäuses aufliegt, auf eine unilaterale Suspended-Substrate-Leitung übergeht, wobei sich ein über der dieser Leitung gegenüberliegenden Substratseite befindlicher Raum im Gehäuse auf einen Querschnitt aufweitet, der dem Querschnitt des daran anschließenden Hohlleiters entspricht und dass die Suspended-Substrat-Leitung mit der Hohlleiterwand kontaktiert ist.

Aus der DE 44 41 073 ist ebenfalls ein Übergang von einer Microstrip-Leitung auf einen Hohlleiter bekannt, wobei die Microstrip-Leitung auf eine bilaterale Suspended- Substrate-Leitung, welche mit der Hohlleiterwand kontaktiert ist, übergeht.

Kern und Vorteile der Erfindung Der Kern der vorliegenden Erfindung ist es, einen Übergang zwischen einem Hohlleiter und einer Microstrip-Leitung anzugeben, der in beiden Richtungen betreibbar ist und bei dem der Hohlleiterabschluss auf einfache, präzise und kostengünstige Weise in der Leiterplatte realisierbar ist, auf der die Microstrip-Leitung aufgebracht ist und mit der der Hohlleiter verbunden ist. Erfindungsgemäß wird dieses durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Vorteilhafter Weise ist der Hohlleiter so angeordnet, dass dessen Ausbreitungsrichtung senkrecht zur Leiterplatte angeordnet ist. Hierdurch kann man den Hohlleiterabschluss, der üblicherweise ein Viertel der mittleren Betriebswellenlänge aufweist, in der Leiterplatte integrieren, so dass Einfräsungen oder verschiebbare Abgleichelemente am Hohlleiter entfallen können.

Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Leiterplatte einen mehrschichtigen Aufbau aufweist.

Durch den mehrschichtigen Aufbau ist es möglich, den Hohlleiterabschluss, der üblicherweise ein Viertel der mittleren Betriebswellenlänge beträgt, präzise herzustellen und eine metallisierte Masseschicht so anzuordnen, dass durch den Abschluss eine A14- Transformation realisiert wird.

Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die mehrschichtige Leiterplatte auf der dem Hohlleiter zugewandten Seite, auf der auch die Microstrip-Leitung aufgebracht ist, ein Hochfrequenzsubstrat aufweist.

Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die mehrschichtige Leiterplatte auf der dem Hohlleiter abgewandten Seite eine metallische Masseschicht aufweist, die mittels Durchkontaktierungen durch die Leiterplatte mit dem Hohlleitergehäuse verbunden ist.

Hierdurch erreicht man eine sehr gute Massekontaktierung zwischen der Leiterplatte und dem Hohlleiter.

Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die zu übertragende elektrische Leistung vom Hohlleiter in die Microstrip-Leitung eingekoppelt wird. Hierdurch ist es möglich, elektrische Hochfrequenzsignale in einem Hohlleiter, beispielsweise in Verbindung mit einer Gunn- Diode zu erzeugen und diese auf eine Leiterplatte mit Microstrip-Leitungen einzukoppeln, auf der diese Signale weiter verarbeitet werden.

Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die elektrische Leistung von der Microstrip-Leitung in den Hohlleiter eingekoppelt wird. Hierdurch ist es möglich, elektrische Signale, die auf einer Leiterplatte mit Microstrip-Leitung erzeugt und verarbeitet wurden, in einen Hohlleiter einzukoppeln, mittels dem die elektrischen Signale zur Weiterverarbeitung transportiert werden.

Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in den Zeichnungen.

Zeichnungen Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen Figur 1 die Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Figur 2 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung und Figur 3 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen In Figur 1 ist die Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Überganges dargestellt. Zu erkennen ist die Leiterplatte 4, die auf der dem Hohlleiter 1 zugewandten Seite ein HF-Substrat 3 aufweist. Auf dieser Leiterplatte ist weiterhin eine Microstrip-Leitung 2 vorgesehen, die im Bereich des Hohlleiterendes endet und zur rechten Seite der Figur 1 herausgeführt wird. Diese Microstrip-Leitung weist im Bereich des Hohlleiterendes sowohl eine geringere Dicke als auch eine geringere Breite auf, wodurch eine Anpassung seitens der Microstrip-Leitung erreicht wird. Auf dieser Leiterplatte 4 ist ein Hohlleiterendstück 1 befestigt, das vorteilhafter Weise als gefrästes Metallstück ausgeführt sein kann. Dieses Hohlleiterendstück 1 weist im Bereich der Mikrostreifenleitung 2 eine Ausfräsung auf sowie im Endbereich der Microstrip-Leitung eine Hohlleiterausfräsung, deren Wellenausbreitungsrichtung senkrecht auf der Leiterplattenebene steht. Die Leiterplatte 4 weist in dem Bereich, in dem das Hohlleiterendstück auf der Leiterplatte aufsitzt, eine Metallisierungsschicht 5 auf, die im Bereich des Microstrip-Leitungskanal sowie im Hohlleiterendbereich unterbrochen ist.

Die Leiterplatte 4 kann hierbei entweder als Einzellagenleiterplatte oder als Mehrfachlagenleiterplatte ausgeführt sein.

In Figur 2 ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie A-A', die in Figur 1 strichpunktiert eingetragen ist, dargestellt. Zu erkennen ist wiederum das Hohlleiterendstück, das im Bereich der Mikrostreifenleitung 2 einen ausgefrästen Kanal sowie die Ausfräsung für den Hohlleiter selbst aufweist. Weiterhin ist auf der dem Hohlleiter 1 zugewandten Seite der Leiterplatte 4 eine Schicht aus HF-Substrat 3 eingezeichnet, sowie darauf eine Metallisierungsschicht 5. Diese Metallisierungsschicht 5 auf der dem Hohlleiterendstück zugewandten Seite ist jedoch im Bereich des Hohlleiterabschlusses sowie im Bereich der Mikrostreifenleitung 2 unterbrochen. Auf der dem Hohlleiterendstück abgewandten Seite der Leiterplatte 4 ist ebenfalls eine Metallisierungsschicht aufgebracht, die als Masseleitung wirkt. Im Bereich des Hohlleiterabschlusses weist die Leiterplatte 4 sowie das HF-Substrat 3 Durchkontaktierungen 6 auf, die eine Masseverbindung zwischen den Metallisierungsschichten 5 und 8 der dem Hohlleiter abgewandten Metallisierungsschichten sowie der dem Hohlleiter zugewandten Metallisierungsschicht herstellt. Im Randbereich, in dem die Mikrostreifenleitung 2 in das Hohlleiterende hineinragt sind diese Durchkontaktierungen als Sacklöcher 7 ausgeführt, so dass die Mikrostreifenleitung nicht mit der hohlleiterfernen Massefläche 5 verbunden ist, jedoch einen Massekontakt mit der Masseschicht 8 der Mikrostreifenleitermasse aufweist. In dem Fall, dass die Leiterplatte 4 als Einfachlagenleiterplatte ausgeführt ist, ist es von erfindungsgemäßer Bedeutung, dass die Dicke d der HF-Substratschicht sowie der Leiterplatte 4 einem Viertel der mittleren Betriebswellenlänge der im Hohlleiter geführten Hochfrequenzwellenlänge entspricht. Durch diese Dimensionierung erreicht man eine 7J4-Transformation der Metallisierungsschicht auf der dem Hohlleiterendstück abgewandten Seite der Leiterplatte 4, so dass auf weitere Anpassungselemente oder Einfräsungen verzichtet werden kann. Durch diese Maßnahme wird ein einfach herzustellender und präzise arbeitender Abschluss des Hohlleiters erreicht. Bei dieser Ausführung ist es jedoch wichtig, dass die Leiterplatte 4 sowie das HF-Substrat 3 im Bereich des Hohlleiterabschlusses keine weiteren Metallisierungen aufweisen, mit Ausnahme der in den Hohlleiter hineinragenden Microstrip-Leitung 2. In dem Fall, dass die Leiterplatte 4 als Mehrfachlagenleiterplatte ausgeführt ist, ist es ebenfalls von besonderer Bedeutung, dass im Bereich des Hohlleiterabschlusses die Mehrfachlagenleiterplatte 4 sowie das HF-Substrat 3 keine Metallisierungsschichten oder Leiterbahnen aufweisen, da diese die 14-Transfonnation der Leiterplatte 4 sowie des HF- Substrats 3 beeinflussen würde.

In Figur 3 ist eine dreidimensionale Darstellung des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels dargestellt, das ebenfalls entlang der Linie A-A'gemäß Figur 1 aufgeschnitten wurde. Es ist wiederum das Hohlleiterendstück 1 erkennbar, das vorteilhafter Weise als Metallblock ausgeführt ist, der im Bereich der Microstrip-Leitung 2 und des Hohlleiters Aussparungen aufweist. Weiterhin ist die Leiterplatte 4 zu erkennen, die als Einfachlagenleiterplatte oder als Mehrfachlagenleiterplatte ausgeführt sein kann. Auf dieser Leiterplatte 4 ist eine Schicht 3 aus HF-Substrat aufgebracht, die das elektrische Verhalten der Leiterplatte bezüglich der Hochfrequenzsignale verbessert.

Auf diesem HF-Substrat ist weiterhin eine Metallisierungsschicht 5 erkennbar, die im Bereich der Kontaktflächen des Hohlleiterendstücks 1 sowie im Außenbereich aufgebracht ist. Im Bereich des Hohlleiterendes sowie im Bereich der Mikrostreifenleitung 2 ist diese Metallisierungsschicht 5, die auf der dem Hohlleiterendstück zugewandten Seite der Leiterplatte 4 aufgetragen ist, ausgenommen.

Auf der dem Hohlleiterendstück 1 abgewandten Seite der Leiterplatte 4 ist eine durchgängige Metallisierungsschicht 5 vorgesehen, die mittels der Durchkontaktierungen 6 im Randbereich des Hohlleiterendes mit der oberen, dem Hohlleiterendstück zugewandten Metallisierungsschicht verbunden ist. In dem Randbereich des Hohlleiterendes, in dem die Microstrip-Leitung 2 in das Hohlleiterende hineinragt, sind die Durchkontaktierungen 6 als Sacklöcher 7 ausgeführt. Hierdurch ist es möglich, eine Zwischenmetallisierungsschicht auf Masse zu legen oder Signalleitungen vorzusehen.

Eine Zwischenmetallisierungsschicht oder Signalleitungen dürfen jedoch wie bereits erwähnt nicht im Bereich des Hohlleiterendes in der Leiterplatte 4 oder dem HF-Substrat 3 vorgesehen werden. Weiterhin ist zu erkennen, dass die Leiterplatte 4 sowie das HF- Substrat 3 im Bereich des Hohlleiterendes eine Dicke aufweisen, die einem Viertel der mittleren Betriebswellenlänge der Hohlleiterwellenlänge entspricht. Durch das Vorsehen des Hohlleiterabschlusses als Teil der Leiterplatte 4 bzw. des HF-Substrats 3 erreicht man einen einfach zu fertigenden und präzise arbeitenden Übergang zwischen einem Hohlleiter und einer Microstrip-Leitung, der in beiden Richtungen betreibbar ist.

Es ist weiterhin möglich, die Leiterplatte 4 als Mehrfachlagenleiterplatte auszuführen, so dass die Gesamtdicke der Leiterplatte 4 sowie des HF-Substrats 3 größer ist als ein Viertel der mittleren Betriebswellenlänge. In diesem Fall kann man in einer Zwischenlage der Leiterplatte 4 eine Metallisierungsschicht vorsehen, die mit einem Masseanschluss verbunden ist, so dass der Bereich der Leiterplatte 4, der dem Hohlleiterendstück 1 zugewandt ist sowie der Dicke der HF-Substratschicht 3 wiederum ein Viertel der mittleren Betriebswellenlänge der Hohlleiterfrequenz entspricht. Auf diese Weise ist es auch möglich, dickere Leiterplatten herzustellen, ohne auf den erfindungsgemäßen A/4- Abschluss verzichten zu müssen, der in die Leiterplatte 4 sowie die HF-Substratschicht 3 integriert ist.