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Title:
ELECTRICAL ADAPTATION NETWORK COMPRISING A TRANSFORMATION LINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/038976
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a network comprising a transformation line, which is configured in or on a substrate that is preferably ceramic. Said line has a predetermined electrical length for achieving a desired phase shift and comprises at least two interconnected electric conductors (LE), which are arranged on different planes and have a folded form, the linear sections of said conductors being interconnected at right angles. Parallel conductor sections that lie on different conductor planes overlap partially and are thus capacitively intercoupled. According to the invention, the adjustment of the individual overlapping surfaces permits the capacitive coupling to be adapted, thus achieving the predetermined electrical length and the predetermined impedance of the transformation line.

Inventors:
PRZADKA ANDREAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/010482
Publication Date:
April 28, 2005
Filing Date:
September 17, 2004
Export Citation:
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Assignee:
EPCOS AG (DE)
PRZADKA ANDREAS (DE)
International Classes:
H01P5/02; H05K1/02; H05K1/03; H05K1/16; (IPC1-7): H01P5/02
Domestic Patent References:
WO2003088410A12003-10-23
Foreign References:
US5923230A1999-07-13
US5146191A1992-09-08
US4949057A1990-08-14
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 0072, no. 47 (E - 208) 2 November 1983 (1983-11-02)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 0134, no. 01 (E - 816) 6 September 1989 (1989-09-06)
Attorney, Agent or Firm:
Epping, Hermann Fischer Patentanwaltsgesellschaft Mbh (München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Netzwerk zur elektrischen Anpassung eines elektrischen Bauelements, mit zumindest zwei durch eine keramische Zwischenlage ge trennten Leiterebenen (LE1, LE2), mit einer in oder auf einem Substrat ausgebildeten Trans formationsleitung einer vorgegebenen elektrischen Länge, bei dem die Transformationsleitung zwei jeweils gefaltete, jeweils in einer eigenen Leiterebene (LE1, LE2) angeordnete Teile aufweist, die über eine in der Zwischenlage angeordnete Durchkontaktierung (DK) miteinander verbunden sind, wobei beide Teile der Transformationsleitung ausschließlich geradlinige Leitungsabschnitte aufweisen, die rechtwinklig miteinander verbunden sind, wobei für zumindest einen Teil der Leitungsabschnitte gilt : zueinander parallele, in unterschiedlichen Leiterebenen lie gende Leitungsabschnitte überlappen teilweise und sind auf diese Weise kapazitiv miteinander gekoppelt, wobei durch die Einstellung der einzelnen Überlappungsflächen die kapazitive Kopplung angepaßt und so die vorgegebene elektrische Länge und die vorgegebene Impedanz der Transformationsleitung er reicht ist.
2. Netzwerk nach Anspruch 1, bei dem die Breite (d) der in derselben Leiterebene angeord neten oder die Breite der in verschiedenen Leiterebenen ange ordneten, sich überlappenden Leitungsabschnitte unterschied lich und so gewählt ist, daß störende Verkopplungen zwischen unterschiedlichen Abschnitten des Leiters kompensiert sind und eine Impedanzanpassung an die gegebene Umgebung von bes ser als 25 dB erreicht ist.
3. Netzwerk nach Anspruch 2, bei dem bei mehr als nur einer Leiterebene die Breite (d) der in der jeweiligen Leiterebene angeordneten Leitungsabschnitte unterschiedlich gewählt ist.
4. Netzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem zumindest eine der Leiterebenen zwischen zu dieser Ebene parallelen, mit Masse verbundenen, abschirmenden Ebenen angeordnet ist, wobei diese Leiterebene durch zumindest eine keramische Schicht von der jeweiligen abschirmenden Ebene ge trennt ist.
5. Netzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem zumindest ein in einer ersten Leiterebene angeordne ter Leitungsabschnitt in einer Projektionsebene an zumindest einer seiner Längskanten an die Längskante eines zu ihm pa rallelen, in einer zweiten Leiterebene angeordneten Leitungs abschnitt grenzt.
6. Netzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem alle Leitungsabschnitte zumindest eine der Mindest länge entsprechende Breite (d) aufweisen.
7. Netzwerk nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem die Transformationsleitung als TriplateLeitung mit zwei abschirmenden, mit Masse verbundenen Ebenen (ME) ausge bildet ist, bei dem die keramischen Schichten, die zwischen der jeweiligen Leiterebene und den abschirmenden Ebenen ange ordnet sind, die gleiche Dicke (dE) aufweisen.
8. Netzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei die Transformationsleitung als /4 Leitung ausgebildet ist.
9. Netzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Transformationsleitung an 50 Q angepaßt ist.
10. Netzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die Impedanzanpassung an die äußere Umgebung mit Hil fe eines zusätzlichen Elements zur Impedanztransformation ge währleistet ist.
11. Netzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem das Substrat eine Mehrlagenkeramik ist und den Träger für ein Bauelement oder ein Modul bildet.
12. Netzwerk nach Anspruch 11, bei dem das Bauelement oder das Modul zumindest ein mit akus tischen Wellen arbeitendes Bauelement umfaßt.
Description:
Beschreibung Elektrisches Anpassungsnetzwerk mit einer Transformationslei- tung Elektrische Bauelemente benötigen zu ihrer Anpassung an ihre Schaltungsumgebung häufig ein elektrisches Anpassungsnetz- werk. Ein solches kann Induktivitäten, Kapazitäten und Trans- formationsleitungen umfassen und dient im wesentlichen dazu, die Impedanz eines Bauelements der äußeren Umgebung anzupas- sen. Häufig werden solche Anpassungsnetzwerke als passiv in- tegrierte Netzwerke ausgeführt, bei dem die das Netzwerk bil- denden diskreten Elemente zusammen in einem Substrat integ- riert sind, welches vorzugsweise das Trägersubstrat für das Bauelement bildet. Möglich ist es sogar, ein keramisches Bau- element in einer Keramik auszubilden, in deren keramischen Körper oder auf dessen keramischen Körper die Anpaßelemente aufgebracht und mit dem Bauelement integriert sind.

Elektrische Transformationsleitungen als Bestandteile von An- passungsnetzwerken werden häufig in einem mehrlagigen Kera- miksubstrat realisiert, in dem wie angeführt noch weitere E- lemente integriert sein können. Transformationsleitungen wer- den beispielsweise in Front-End-Modulen für Endgeräte der mo- bilen Kommunikation eingesetzt, wo sie als Bestandteil von Pin-Diodenschaltern zum Einsatz kommen können und zum Bei- spiel eine Phasenschiebung von ca. 90° erreichen müssen. Wei- terhin soll eine solche Transformationsleitung eine möglichst gute Anpassung unter den vorgegebenen Quell-und Lastimpedan- zen aufweisen. Eine weitere beispielhafte angeführte Verwen.- dung kann eine Transformationsleitung in einem Duplexer fin- den, welcher, ebenfalls in einem Endgerät der mobilen Kommu- nikation eingesetzt, die Antenne sowohl mit dem Sende-als auch dem Empfangspfad des Endgeräts verbindet.

Eine weitere Anforderung an Transformationsleitungen, insbe- sondere in Endgeräten der mobilen Kommunikation, ist ein mög-

lichst geringer Flächen-und Raumbedarf. Bei einem Front-End- Modul sind beispielsweise die Außenabmessungen wesentlich ge- ringer als der Bruchteil der Wellenlänge im Keramiksubstrat, um welche die Phasenschiebung erfolgen soll. Da die Phasen- schiebung nur mit einem Leiter erfolgen kann, der eine gewis- se geometrische Länge aufweist, sind heute verwendete Trans- formationsleitungen gefaltet und teilweise mehrlagig ausge- führt. Sowohl durch Faltung als auch durch die mehrlagige Ausführung, die zu Überlappungen von Leiterabschnitten führt, ergeben sich kapazitive und induktive Verkoppelungen zwischen verschiedenen Abschnitten der Leitung. Dies führt zu einer Änderung der Anpassung und zu einer zusätzlichen Phasenschie- bung gegenüber einer idealen Leitung der gleichen geometri- schen Länge, die einlagig und ungefaltet ausgeführt'ist. Dar- über hinaus kann die zur Verfügung stehende Fläche sowie die Position der Anschlußpunkte, an denen die Transformationslei- tung mit dem Bauelement oder dem weiteren Anpassungsnetzwerk verbunden ist, nicht beliebig ausgewählt werden, da sie von den übrigen Komponenten der zu integrierenden Schaltungsteile abhängen.

Eine beispielhafte Ausführung einer Transformationsleitung ist eine sogenannte Tri-Plate-Leitung, bei der ein beispiels- weise gefalteter Leiter zwischen zwei abschirmenden Massela- gen, also zwischen zwei metallisierten Ebenen geführt wird und von diesen durch je eine keramische Schicht getrennt ist.

Der Abstand zur oberen und unteren abschirmenden Masseebene beeinflusst die charakteristische Impedanz und wird daher entsprechend gewählt. Technologiebedingt und durch die Not- wendigkeit der Integration mit weiteren Elementen in dem ge- meinsamen Substrat lassen sich die Dicken der Keramiklagen jedoch nicht beliebig wählen, sondern müssen aus einer be- grenzten Anzahl verfügbarer und geeigneter Lagendicken ausge- sucht werden, so daß so eine optimale Anpassung nicht möglich ist.

In einer platzsparenden bekannten Transmissionsleitung ist der Leiter beispielsweise mäandriert und zweilagig ausge- führt. Dabei wird eine symmetrische Anordnung der beiden Ebe- nen, in denen der Leiter verläuft, gewählt, so daß die cha- rakteristische Impedanz der Leitung in den beiden Leiterebe- nen gleich ist und der Impedanz von Quelle und Last ent- spricht. Die Verkopplung zwischen den einzelnen Abschnitten des Leiters wird dadurch minimiert, indem parallel liegende Abschnitte des Leiters einen genügenden Abstand voneinander haben, der in der Regel größer ist als die Breite des Lei- ters. Die Verkopplung zwischen Leiterabschnitten in unter- schiedlichen Leiterebenen wird dadurch reduziert, indem ent- weder übereinanderliegende Abschnitte in beiden Lagen recht- winklig zueinander angeordnet sind oder indem Leiterabschnit- te der einen Leiterebene zwischen die Projektion der Leiter- abschnitte der anderen Ebene gelegt werden. Zur Erhöhung der Phasendrehung der Transmissionsleitung kann die geometrische Länge des Leiters vergrößert werden. Dies ist bei begrenzter Fläche nur möglich, indem die einzelnen Abschnitte des Lei- ters näher aneinandergerückt werden. Dadurch steigt jedoch die Verkopplung der Leitungsteile untereinander, wobei die Anpassung zwischen Quelle und Last verschlechtert wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Netzwerk mit einer Transformationsleitung anzugeben, welches auch für weiter miniaturisierte Bauelemente geeignet ist und mit der eine gewünschte Anpassung von beispielsweise besser als 10 dB erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Netzwerk mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus weiteren Ansprüchen hervor.

Die Erfindung gibt ein Netzwerk an, welches eine in oder teilweise auf einem Substrat ausgebildete Transformationslei- tung einer vorgegebenen elektrischen Länge aufweist. Die Transformationsleitung weist zumindest zwei zur besseren Aus-

nutzung der für die Transformationsleitung zur Verfügung ste- henden Fläche jeweils gefaltete, jeweils in einer eigenen Leiterebene angeordnete Teile auf, die über eine Durchkontak- tierung elektrisch miteinander verbunden sind. Alle Teile der Transformationsleitung weisen Leitungsabschnitte auf, die geradlinig ausgebildet sind und rechtwinklig miteinander ver- bunden sind. Vorzugsweise weisen alle Teile der Transformati- onsleitung ausschließlich geradlinige, vorzugsweise recht- winklig miteinander verbundene Leitungsabschnitte auf.

Für zumindest einen Teil der Leitungsabschnitte gilt : zuein- ander parallele, in unterschiedlichen Leiterebenen liegende Leitungsabschnitte überlappen teilweise und sind auf diese Weise kapazitiv miteinander gekoppelt, wobei durch die Ein- stellung der einzelnen Überlappungsflächen die kapazitive Kopplung angepaßt und so die vorgegebene elektrische Länge und die vorgegebene Impedanz der Transformationsleitung er- reicht ist.

Die sich aus einer besonders platzsparenden, mäanderförmigen Faltung der Leitung ergebende, an sich nachteilige Verkopp- lung der in verschiedenen Leiterebenen angeordneten und sich teilweise überlappenden Leitungsabschnitte wird erfindungsge- mäß zur Einstellung der erforderlichen elektrischen Eigen- schaften (die vorgegebene Phasendrehung und Impedanz) der Transformationsleitung ausgenutzt. Dagegen ist bei bisher be- kannten, z. B. über zwei Ebenen verteilten Transformations- leitungen die Überlappungsfläche der Leitungsabschnitte mög lichst gering gehalten, indem nur die unvermeidliche Kreuzung zueinander senkrechter Leitungsabschnitte zugelassen und die Überlappung der zueinander parallelen Leitungsabschnitte ver-- mieden wurde.

Das erfindungsgemäße Netzwerk ist vorzugsweise in einem Viel- schicht-Bauelement mit mehreren im Substrat verborgenen Lei- terebenen integriert, wobei die Anpassung der Transformati- onsleitung für eine bestimmte Betriebsfrequenz erreicht ist

und wobei die Transformationsleitung bei dieser Frequenz z.

B. ein offenes Ende an ihrem ersten Ende in einen Kurzschluß an ihrem zweiten Ende überführt.

In einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist die Breite der Leitungsabschnitte in zumindest einer Leiterebene unter- schiedlich ausgebildet. Durch gezielte Veränderung in der Breite einzelner. Leiterabschnitte läßt sich sowohl die kapa- zitive Verkopplung als auch die Impedanz einzelner Leitung- abschnitte beeinflussen, so daß durch geeignete Wahl der Lei- terbreite in einzelnen Abschnitten die gewünschte Anpassung der Leitungsimpedanz erzielt werden kann. Werden beispiels- weise zwei Leiterabschnitte betrachtet, die miteinander kapa- zitiv und induktiv koppeln, so kann beispielsweise die. induk- tive Verkopplung dadurch vermindert werden, indem in einem der beiden Leiterabschnitte die Leiterbreite erhöht wird.

Durch Erhöhung der Leiterbreite in einem Abschnitt kann dar- über hinaus die parasitäre und an sich störende kapazitive Verkopplung zu benachbarten Leiterabschnitten erhöht werden.

So kann bereits durch Variation der Leiterbreite eines ein- zelnen Leiterabschnitts die elektrische Anpassung der Trans- missionsleitung verbessert werden. Durch geeignete und von- einander unabhängige Auswahl der Breiten aller, Leiterab- schnitte kann die Anpassung optimiert werden und exakt auf einen gewünschten Wert eingestellt werden. Herkömmliche Schaltungsumgebungen können beispielsweise eine Anpassung an 50 Q erfordern.

Die Erfindung ermöglicht es in einfacher Weise, die elektri- sche Anpassung der Transformationsleitung und damit insgesamt das Netzwerk zur Anpassung des elektrischen Bauelements exakt auf die gewünschten Werte zu optimieren, ohne daß. dies zu ei- nem erhöhten Flächenbedarf der Transformationsleitung führt.

Im Gegenteil werden mit der Erfindung auch Anordnungen mög- lich, die bei bekannten Transmissionsleitungen zu unerlaubt hohen Verkopplungen und damit zu schlechter Anpassung geführt haben, die nun jedoch erfindungsgemäß ausgeglichen werden.

Dies erlaubt eine weitere Reduzierung des Flächenbedarfs der Transmissionsleitung sowie alternativ oder zusätzlich eine geometrische Form der Transmissionsleitung, die bisher nicht ohne weitere Nachteile zu realisieren war. So kann eine auf dem Substrat zur Verfügung stehende Fläche mit der Erfindung besser ausgenutzt werden. Ein erhöhter Flächenbedarf der Er- findung wird allein dadurch ausgeschlossen, daß sich mit der Erfindung die geometrische und damit in der Regel auch die elektrische Länge des Leiters, die maßgeblich für das Ausmaß der Phasenschiebung verantwortlich ist, nicht wesentlich än- dert.

Unter Abschnitt des Leiters wird ein beliebiges Teilstück des Leiters mit einer gegebenen Länge verstanden. In der Regel und sowohl für die Berechnung als auch für die Konstruktion der Transmissionsleitung einfacher ist es, Abschnitte zwi- schen zwei Eckpunkten der gefalteten Leitung zu definieren.

Wie bereits die herkömmliche Transmissionsleitung kann auch die erfindungsgemäße Transmissionsleitung mit einem in zwei Leiterebenen gefalteten Leiter ausgeführt werden. Die beiden Leiterebenen sind durch einen Isolator, vorzugsweise eine ke- ramische Schicht, voneinander getrennt. Eine weitere isolie- rende Schicht, insbesondere eine weitere keramische Schicht, trennt die Leiterebenen von der mit Masse verbundenen ab- schirmenden Ebene.

Die Transmissionsleitung kann auch als Tri-Plate-Leitung aus- geführt sein, bei der die Leiterebenen zwischen zwei'Masse- ebenen angeordnet sind. Mit der Erfindung ist es möglich, die Isolationsschicht, die die beiden Leiterebenen trennt, dünner auszuführen als bei bekannten Transformationsleitungen. Die sich daraus ergebenden störenden Verkopplungen können mit der Erfindung kompensiert werden. Die beiden in unterschiedlichen Leiterebenen verlaufenden Teile des Leiters werden durch Durchkontaktierungen miteinander verbunden.

In den beiden Leiterebenen werden die Abschnitte so geführt, daß keine parallelen Abschnitte in den beiden Leiterebenen übereinander zu liegen kommen. Zueinander parallele Abschnit- te sind zumindest um eine Mindestlänge in den beiden Ebenen gegeneinander versetzt. Kreuzungen zwischen Abschnitten in unterschiedlichen Leiterebenen erfolgen vorzugsweise entfernt von den Abschnittsenden und vorzugsweise in der Mitte der Leiterabschnitte. Bei der Variation der Breite der Leiter in einzelnen Abschnitten werden vorteilhafterweise Randbedingun- gen eingehalten. So sollten insbesondere die Breiten der Lei- terabschnitte ebenso wie die Abstände zueinander paralleler Leiterabschnitte einen meist technologisch bedingten Mindest- wert aufweisen, der beispielsweise bei 100 p. m gewählt wird.

Diese Mindestabstände und Mindestbreiten sind jedoch nicht Gegenstand der Erfindung, sondern werden lediglich als Rand- bedingungen beim Optimierungsverfahren berücksichtigt und schlagen sich dementsprechend in der genauen Ausgestaltung der Transformationsleitung nieder. Es können auch andere Randbedingungen und Mindestwerte eingehalten werden.

Die geometrische Länge des Leiters der Transformationsleitung wird so gewählt, daß ihre elektrische Länge einer X/4-Leitung entspricht. Eine 1/4-Leitung wird in vielen Fällen dort benö- tigt, wo der Schaltungszustand von"SHORT"nach"OPEN"verän- dert werden muß. Die Transformationsleitung eines erfindungs- gemäßen Netzwerks kann jedoch eine von A/4 abweichende Pha- senschiebung bewirken.

Eine bevorzugte Impedanzanpassung liegt bei 50 Q, da dieser Wert von vielen Schaltungsumgebungen gefordert ist. Möglich ist es jedoch auch, die Transformationsleitung und damit das Netzwerk an andere, von 50 Q abweichende Schaltungsumgebun- gen anzupassen. Die Impedanzanpassung kann in einer Tri- Plate-Leitung durch Variation der Abstände der abschirmenden Ebenen zu den Leiterebenen erfolgen. Möglich ist es jedoch auch, insbesondere wenn die zur Verfügung stehenden Schicht- dicken in einem vorgegebenen Substrat zur Einstellung einer

gewünschten Impedanz nicht ausreichend sind, eine zusätzliche separate Impedanztransformation durchzuführen und ein ent- sprechendes Element im Netzwerk vorzusehen.

Das erfindungsgemäße Netzwerk ist vorzugsweise in einer mehr- lagigen Keramik integriert, beispielsweise einer LTTC- Keramik, die beispielsweise auf einen minimalen Shrink opti- miert ist. Eine solche Low-Shrink-Keramik in LTTC-Ausführung (= low temperature cofired ceramic) erlaubt eine hohe Integ- ration von Netzwerkelementen und gegebenenfalls zusätzlich die Integration der eigentlichen Bauelemente in die Keramik, da mit dieser Technik eine hochwertige Keramik und verlustar- me metallische Leiter bei gleichzeitig exakt reproduzierbarer Bauelementgeometrie bzw. Netzwerkgeometrie erhalten werden können. Üblicherweise ist das Substrat des Netzwerks jedoch das Trägersubstrat für das Bauelement, auf dem dieses befes- tigt und mit dem das Bauelement kontaktiert ist, beispiels- weise in einem Schritt mittels eines SMD-Prozesses. Ist das Bauelement ein mit akustischen Wellen arbeitendes Bauelement, so kann beispielsweise eine Flip-Chip-Anordnung gewählt sein.

Das Substrat für das Netzwerk, welches ein integriertes Netz- werk sein kann, kann gleichzeitig das Substrat für ein Modul darstellen, in dem mehrere Bauelemente und das dazugehörige Netzwerk integriert sind.

Im Folgenden wird die Erfindung sowie ein Verfahren zur Opti- mierung eines erfindungsgemäßen Netzwerks anhand von Ausfüh- rungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläu- tert.

Figur 1 zeigt in schematischer Draufsicht. einen in zwei E- benen gefalteten Leiter einer bekannten Transmissionsleitung, Figur 2 zeigt eine als Tri-Plate-Leitung ausgebildete Transmissionsleitung im schematischen Querschnitt,

Figur 3 zeigt ein Smith-Diagramm einer bekannten Transmis- sionsleitung, Figur 4 zeigt einen Teil einer erfindungsgemäßen Transmis- sionsleitung in schematischer Draufsicht, Figur 5 zeigt das Smith-Diagramm der erfindungsgemäßen Transmissionsleitung, Figur 6 zeigt zwei in jeweils einer eigenen-Leiterebene ü- bereinander angeordnete Teile einer erfindungsgemäßen Trans- missionsleitung in schematischer Draufsicht.

Eine bekannte Transmissionsleitung soll anhand der Figuren 1 und 2 näher erläutert werden. Die Figuren dienen dabei nur der Erläuterung und sind nicht maßstabsgetreu. Die bekannte Tri-Plate-Anordnung besteht aus einer ersten und einer zwei- ten Leiterebene LE1, LE2, die durch eine keramische Zwischen- lage voneinander getrennt sind. Oberhalb und unterhalb der ersten und zweiten Leiterebene ist ebenfalls durch eine kera- mische Zwischenlage getrennt je eine mit Masse verbundene ab- schirmende Ebene ME1, ME2 angeordnet, beispielsweise eine Me- tallisierungsebene (siehe Figur 2). Die Leiterebenen und die abschirmenden Ebenen sind vorzugsweise symmetrisch zueinander angeordnet, so daß die Abstände der abschirmenden Ebenen ME von der benachbarten Leiterebene LE einheitlich gleich dE ist. Der Abstand dE kann sich vom Abstand dL der beiden Lei- terebenen LE1, LE2 unterscheiden. In einer bekannten Trans- missionsleitung ist beispielsweise dE = 125 pm, während dL = 95 jj. m ist. Figur 1 zeigt die Faltung des Leiters LE1 in der ersten Leiterebene und gestrichelt dargestellt die Projektion des gefalteten Leiters LE2 in der zweiten Leiterebene. Der Leiter besteht aus geradlinigen Abschnitten, die rechtwinklig zusammengefügt sind. Die Abschnitte sind in den beiden Lei- terebenen LE1 und LE2 so zueinander angeordnet, daß zueinan- der parallele geradlinige Leiterabschnitte. nicht übereinander zu liegen kommen. Über die Durchkontaktierung DK sind die

beiden Teile LE1, LE2 des Gesamtleiters in den beiden Ebenen miteinander verbunden. An den beiden Anschlußpunkten Tl und T2 wird der Leiter bzw. die Transmissionsleitung mit einer äußeren Schaltungsumgebung, beispielsweise dem Netzwerk oder einem Bauelement, verbunden. Der Leiter weist eine einheitli- che Breite dO auf.

Figur 3 zeigt die aus dieser bekannten Transmissionsleitung berechnete Anpassung dargestellt im Smith-Diagramm. Die An- passung der bekannten Transmissionsleitung liegt deutlich schlechter als 15 dB, die Impedanzanpassung bei ca. 35 S.

Erfindungsgemäß wird nun die Breite einzelner Leiterabschnit- te einer oder beider Leiterebenen LE1, LE2 variiert und ins- besondere erhöht. Dadurch wird die Verkopplung der entspre- chenden Leiterabschnitte Al bis A6 mit benachbarten Leiterab- schnitten derselben Leiterebene oder der darunterliegenden, in Figur 4 nicht dargestellten Leiterebene LE2 reduziert bzw. im Charakter verändert. Durch Verbreiterung eines Leiterab- schnitts A kann beispielsweise die induktive Verkopplung re- duziert, die kapazitive dagegen erhöht werden. Nur beispiel- haft sind die Breiten der Leiterbahnenabschnitte d3, d4, ds und d6 für die entsprechenden Leiterabschnitte A3, A4, A5 und A6 angegeben. Mit do ist eine virtuelle"ursprüngliche"Brei- te des Leiters angegeben. Eine optimale Anpassung des Leiters ergibt im Normalfall, daß die Breiten d. aller variierten Leiterabschnitte Ax voneinander unterschiedliche Werte anneh- men. Möglich ist es jedoch auch, daß einzelne Leiterabschnit- te gleich breit sind. Dies betrifft insbesondere die gegen- über der ursprünglichen Struktur unveränderten Leiterab- schnitte. In der Figur 4 ist nur die Leiterebene LE1 darge- stellt, die darunterliegende zweite Leiterebene LE2 kann und wird entsprechend verändert, so daß auch dort unterschiedlich breite Leiterabschnitte vorliegen.

Figur 5 zeigt das zu der in der Figur 4 dargestellten Trans- missionsleitung gehörige Smith-Diagramm. Durch Vergleich mit

Figur 3 zeigt sich, daß die elektrische Anpassung der erfin- dungsgemäßen Transmissionsleitung wesentlich verbessert ist.

Sie liegt nahe bei 50 Q und besitzt eine Phasenschiebung von beispielsweise exakt B/4. Das Ausmaß der Phasenschiebung kann jedoch durch Erhöhung oder Erniedrigung der geometrischen und damit auch der elektrischen Länge des Leiters in einer oder beiden der Ebenen entsprechend variiert werden. So ist auch eine Phasenschiebung um von B/4 abweichende Werte möglich.

Beim Optimierungsverfahren zur Anpassung der erfindungsgemä- ßen Transmissionsleitung kann wie folgt vorgegangen werden.

Es wird von einem Leiter mit Abschnitten einheitlicher Breite ausgegangen und dessen elektrische Kennwerte berechnet oder simulliert. Anschließend wird die Breite eines Abschnitts va- riert und die elektrischen Kennwerte erneut berechnet. Den damit erzielten Effekt (= Verschiebung der Anpassung im Smithdiagramm als Vektor) wird als Anpassungsmaßnahme für den variierten Abschnitt abgespeichert. Anschließend wird ausge- hend von der Startstruktur ein weiterer Abschnitt in der Breite variert und die elektrischen Kennwerte erneut berech- net. So erhält man eine weitere Anpassungsmaßnahme. Je nach vorliegendem Problem und der mit den einzelnen Anpassungsmaß- nahmen erzielten Wirkungen kann gegebenenfalls bereits mit zwei Anpassungsmaßnahmen, die durch Interpolation der Wirkung und dementsprechend veränderte Breite des jeweiligen Ab- schnitt in ihrer Effektivität noch variiert werden können, eine gewünschte oder geforderte Anpassung erreicht werden.

Für anspruchsvolle Anpassungen kann es erforderlich sein, weitere Anpassungsmaßnahme für andere Abschnitte oder für al- le Abschnitte zu berechnen und die gewünschte Anpassung addi- tiv aus den einzelnen Anpassungsmaßnahmen zusammenzusetzen.

Für die so erhaltene Struktur können schließlich weitere An- passungen erforderlich sein, da sich die einzeln berechneten Anpassungsmaßnahmen gegenseitig beeinflussen können.

Ein erfindungsgemäßes Netzwerk mit der neuartigen Transforma- tionsleitung kann zur Anpassung beliebiger elektrischer Bau-

elemente verwendet werden. Vorteilhaft wird es für passiv in- tegrierte Netzwerke eingesetzt, die zur weiteren Miniaturi- sierung elektrischer Bauelemente unbedingt erforderlich ist.

Eine besonders vorteilhafte Verwendung für das erfindungsge- mäße Netzwerk bei der elektrischen Anpassung von Komponenten von Front-End-Modulen in Endgeräten drahtloser Kommunikation, beispielsweise in Handys. Hier muß die passive Integration zur Erreichung der angestrebten oder bereits erreichten Au- ßenabmessungen unbedingt in das Bauelementsubstrat bzw. das Front-End-Modul-Substrat integriert sein.

Zur Aufnahme weiterer Netzwerkskomponenten und zur Erfüllung seiner Funktion als Bauelementsubstrat ist das Substrat ge- genüber den in Figur 2 dargestellten Schichtfolgen um weitere Schichten verstärkt. Die Dicke des Substrats bzw. die Anzahl der dafür erforderlichen Schichten ist von der Anzahl der in dem Substrat zu integrierenden Netzwerkelemente und- komponenten abhängig. In Abhängigkeit von der in der Sub- stratkeramik zu verwirklichenden Komponente ist auch das Ma- terial für die entsprechenden Keramiklagen ausgewählt.

Im vorliegenden Fall wird für die Zwischenlage zwischen den. beiden Leiterebenen LE1 und LE2 eine elektrisch isolierende Keramik eingesetzt, deren vorzugsweise niedrige Dielektrizi- tätskonstante die Impedanz der Leitung mitbestimmt. Eine niedrigere Dielektrizitätskonstante der Zwischenlage vermin- dert auch die Verkopplung zwischen den Leiterebenen. Mit der Erfindung können aber solche Verkopplungen vermindert bzw. vorteilhaft genutzt werden. Auch die keramischen Schichten zwischen einer Leiterebene LE1 und einer mit Masse verbunde- nen abschirmenden Ebene ME1 werden elektrisch isolierend ein- gestellt, wobei allerdings auch hier der Wert der entspre- chenden Dielektrizitätskonstanten zu beachten ist. Üblicher- weise wird für alle keramischen Schichten inklusive der Zwi- schenlage die gleiche Keramik eingesetzt. Erfindungsgemäß ist es jedoch auch möglich, für die Zwischenlage eine von den üb- rigen keramischen Schichten Schichten unterschiedliche Kera-

mik einzusetzen, um insbesondere die Verkopplung, die erfin- dungsgemäß wieder gewünscht sein kann, auf einen gewünschten Wert einzustellen.

Die für die einzelnen Komponenten zur Verfügung stehenden Flächen sind in der Regel durch Durchkontaktierungen und an- dere in der gleichen Ebene vorhandene bzw. realisierte Ele- mente bestimmt. Mit der Erfindung kann eine besonders gute Anpassung an eine zur Verfügung stehende, beliebig geformte Fläche verwirklicht werden.

Figur 6 zeigt zwei in jeweils einer'eigenen Leiterebene LEI und LE2 übereinander angeordnete Teile einer erfindungsgemä- ßen Transmissionsleitung in schematischer Draufsicht. Die Verschaltung der Teile der Transformationsleitung entspricht der Figur 1. Die übereinander angeordneten, zueinander paral- lelen Leitungsabschnitte überlappen sich in den Überlappungs- bereichen 1, 2 und 3, wobei die Überlappungsfläche so einge- stellt ist, daß bei einer bestimmten Betriebsfrequenz die e- lektrische Anpassung der Transformationsleitung z. B. an eine 180°-Phasendrehung bei einer Impedanz von 50 Ohm erreicht ist.

In diesem Ausführungsbeispiel wird die Überlappungsfläche nicht nur durch eine entsprechende Anordnung (Versatz in x, y- Richtungen), sondern auch durch die Breite der entsprechenden Leitungabschnitte eingestellt.. Unterschiedlich breite Lei- tungsabschnitte weisen unterschiedliche Impedanzen'auf,; was zur Anpassung der Impedanz der Gesamtleitung ausgenutzt wird.

Im Bereich 4 ist zwar keine Überlappung der zueinander paral- lelen Leitungsabschnitte vorgesehen. Aber die in den unter- schiedlichen Leiterebenen angeordneten Leitungsabschnitte grenzen in einer Projektionsebene direkt aneinander und sind über ein elektrisches Streufeld miteinander verkoppelt. Dage- gen ist bei der bekannten, in Figur 1 dargestellten Leitung zwischen den zueinander parallelen Abschnitten überall ein

gewisser Abstand zur Vermeidung der parasitären kapazitiven Kopplung vorgesehen.

Es ist möglich, daß nur eine Längskante eines Leitungsab- schnitts in einer Projektionsebene an die Längskante eines zu ihm parallelen Leitungsabschnitts der anderen Leiterebene grenzt, siehe Bereich 5. Möglich ist es auch, siehe z. B. den Bereich 4, einen Leitungsabschnitt so zu führen, daß seine beiden Kanten in einer Projektionsebene an den jeweiligen pa- rallelen Leitungsabschnitt der anderen Leiterebene grenzen.

Möglich ist in einer hier nicht dargestellten Weiterbildung der Erfindung auch, daß die Leitung stets gleich breite Ab- schnitte aufweist, wobei die Überlappungsfläche der zueinan- der parallelen, in verschiedenen Leiterebenen angeordneten, teilweise überlappenden Abschnitte alleine durch deren geeig- neten Versatz eingestellt wird.