DE2309078A1 - Leistungs-lastwiderstand - Google Patents

Description

Unser Zeichen: T 1342

THOHSON-CSF

173, Bd.Haussmann

73OOB Paris/Frankreich

Leistungs-Lastwiderstand

Die Erfindung bezieht sich auf Leistungs-Lastwiderstände zur Verwendung in Höchstfrequenzschaltungen.Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Bildung einer leistungsvernichtenden Belastung, die für den angepaßten Abschluß einer Übertragungsleitung bestimmt ist und mit fortschreitender Dämpfung und Vernichtung der sich in der Belastung ausbreitenden Energie arbeitet.

Höchstfrequenzschaltungen, insbesondere Richtkoppler und RichtungsgäbeIn (Zirkulatoren), die als Isolatoren verwendet werden, erfordern häufig die Verwendung eines Endanpassungsgliedes in Form einer angepaßten Belastung. Die Last muß in dem Nutzfrequenzband einen rein ohmschen V/iderstand darstellen, dessen Wert gleich dem Wellenwiderstand der Leitung ist.

Nach dem Stand der Technik sind die Leistungs-Lastwiderstände im allgemeinen durch eine Koaxialleitung oder einen Hohlleiter gebildet, worin die ganze Energie in einem verlustbehafteten Dielektrikum vernichtet wird.

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Gemäß den verschiedenen bisher angewendeten Lösungen weisen diese Lastwiderstände einen beträchtlichen Raumbedarf und ein großes Gewicht auf, ihr Herstellungspreis ist hoch, und sie haben eine große Wärme impedanz.·

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Lastwiderstandes, der die erwähnten Nachteile nicht aufweist.

Nach der Erfindung ist ein Leistungs-Lastwiderstand, insbesondere zur Verwendung als angepaßte Belastung für eine Höchstf requenzle itung, wobei der Belastungsv/iderstand durch eine Mikrobandleitungsstruktur gebildet ist, bei welcher das Metallband aus einem gut leitenden Metall gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Masseebene der Struktur durch eine widerstandsbehaftete Metallegierung mit guter Wärmeleitfähigkeit gebildet ist.

Der nach der Erfindung ausgebildete Lastwiderstand kann die Leistung in seinen metallischen Teil abführen, der leicht in thermischen Kontakt mit einem Chassis , einem Gdiäuse oder eine Kühlkörper gebracht werden kann, so daß er eine kleine thermische Impedanz aufweist und mit geringem Volumen die Abführung einer großen Energiemenge ermöglicht.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielshalber beschrieben. Darin zeigen:

Fig.1 eine Ausführungsform eines Leistungs-Lastwiderstandes nach der Erfindung,

Fig.2 ein Beispiel für den Anschluß des Lastwiderstandes an einen koaxialen Abgriff,

Fig.3 ein Beispiel für die Anpassung einer Höchstfrequenzleitung in Form eines Rechteckhohlleiters und

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Fig.4 ein Beispiel für die Anpassung einer Leitung in Form eines runden Hohlleiters.

Fig.1 zeigt einen Lastwiderstand, der die bekannte Struktur einer Mikrobandleitung aufweist. Diese Struktur enthält ein Substrat in Form einer dielektrischen Platte 1, die zwischen einem leitenden Metallband 2 und einer "Masseebene" genannten metallischen Ebene 3 angeordnet ist. Der dielektrische Träger gewährleistet den mechanischen Zusammenhalt der metallischen Leiter, die im allgemeinen nach einem der bekannten Verfahren, insbesondere durch Lichtdruck, auf das Substrat aufgebracht werden.

Das verwendete Substrat 1 ist ein verlustarmes dielektrisches Material,damit die Verlustv/ärne in diesem Bestandteil begrenzt wird. Unter den verwendeten Materialien v/eisen Quarz und AluminiumoKidkeraniik geringe Verluste auf. Berylliumoxid wird bevorzugt verwendet, weil es eine gute Y.'ärmeleitfähigkeit bietet. Das Leiterband 2 ist aus einem Metall mit guter Leitfähigkeit gebildet, und die Masseebene ist aus einer widerstandsbehafteten Legierung mit guter Wärmeleitfähigkeit gebildet, die für die darin fliessenden Ströme einen Widerstand darstellt und somit die Energie des sich in der Struktur ausbreitenden Höchstfrequenzsignals dämpft. Legierungen auf der Basis von Nickel-Chrom oder auf der Basis von Titan und Vanadium werden insbesondere angewendet.

Die auf das Substrat aufgebrachte Übertragungsleitung hat eine solche Länge, daß die Energie am Ende der Leitung ausreichend gedämpft ist, und sie hat eine solche Breite, daß die Eingangsimpedanz des Lastwiderstands gleich dem Yfeilenwiderstand der davor liegenden Übertragungsleitung ist. Die Masseebene hat eine geringe Dicke in der Größen-

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Ordnung von 6 bis 10 um, und sie ist elektrisch an das Massepotential der vorgeschalteten Schaltung an einer einzigen Stelle 5 gelegt, die iaöglichst nahe bei dem den Eingang des Lastwiderstands bildenden Ende des Leiterbandes liegt.

Ein in der beschriebenen Weise ausgeführter Lafetwiderstand kann mit seiner Masseebene flach auf einem Metallchassis oder einem Gußstück oder einem Kühlkörper befestigt werden. Da die Masseebene aus einem widerstandsbehafteten Bietallischen Material gebildet ist, fliessen elektrische Ströme auf jeder Seite dieser Masseebene·

Wenn die Oberflächen der Masseebene und des metallischen Kühlkörpers, auf den der Lastwiderstand zu liegen kommt, vollkommen abgerichtet und eben sind, würde der sich daraus ergebende elektrische Kontakt die Wirkung des Lastwiderstandes stören. Es ist deshalb eine elektrische Isolierung erforderlich, die durch eine dünne Fettschicht aus Berylliumdxid oder Silikon mit guter Wärmeleitfähigkeit gebildet wird.

Falls die Oberflächen nicht speziell abgerichtet sind, sind die zufälligen elektrischen Kontakte weniger störend, doch ist auch dann das Anbringen einer Fettschicht in der angegebenen .Weise notwendig, damit die Wärmeleitfähigkeit verbessert wird.

Durch Verwendung eines Kühlkörpers aus Aluminium, dessen abger-ichtete, in Kontakt mit der Masseebene des Lastwiderstandes stehende Oberfläche mit einer dünnen Aluminiumoxidschicht bedeckt ist, ist die Verwendung des Fettes nicht mehr notwendig.

Es ist möglich, Lastwiderstände der angegebenen Art herzustellen, die mit dem Kühlkörper nach der Technik der

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integrierten Schaltungen «integriert¹¹ sind. Dies geschieht dadurch, daß auf eine ebene Fläche nacheinander ein Kühlkörper aus Aluminium,eine Aluminiumoxidschicht , dann die widerstandsbehäftete Masseebene 3, das Dielektrikum 1 und schließlich der Bandleiter 2 aufgebracht werden.

Die Anordnung des Leiterbandes 2 auf dem Substrat 1 ist nicht absoluten Regeln unterworfen. Fig.1 zeigt einen Lastwiderstand, dessen Leiter spiralförmig oder mäanderförmig derart angeordnet ist, daß die ersten Windungen, die den größten Teil der elektromagnetischen Energie vernichten, zur Erzielung einer besseren Verteilung der Wärmeenergie am Rand des Lastwiderstandes liegen. Es ist allgemein notwendig, einen Abstand zwischen den-Windungen einzuhalten, der in der Größenordnung des Drei- oder Vierfachen der Breite des Leiterbandes liegt, damit Störkopplungen vermieden werden.

Der Anschluß dieses Lastwiderstands an die davor liegende Schaltung geschieht im allgemeinen durch Anlöten eines koaxialen Abgriffs, wie in Fig.2 dargestellt ist.

Am Eingangsende 4 des Leiterbandes ist der Innenleiter des koaxialen Abgriffs angelötet. Der Außenleiter 50 ist mit der Masseebene durch eine ringförmige Lötstelle 5 verbunden.

I)as Ende 4 des Leiterbandes ist zur Verbesserung der Impedanzanpassung verbreitert.

Im Fall der Anpassung eines Hohlleiters ist es möglich, einen Hohlleiter-Koaxialleitungs-Übergang zwischen dem zu belastenden Hohlleiter und dem angepaßten Lastwiderstand zu verwenden.

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Fig.3 zeigt eine Maßnahme zur Verwendung des Lastwiderstandes bei einem Hohlleiter. In diesem Fall ist der Lastwiderstand auf einer Außenfläche des Hohlleiters befestigt, und die Energie wird durch eine Antenne oder Sonde 41 eingefangen, die durch eine in der Wand des Hohlleiters angebrachte Öffnung in den Hohlleiter ragt. *

Über dem Lastwiderstand kann ein Gehäuse 6 angebracht werden, damit der Lastwiderstand geschützt wird, insbesondere vor Korrosion.

Fig.A zeigt eine Möglichkeit der Verwendung des Lastwiderstandes bei einem runden Hohlleiter zur Bildung einer Kreuzpolarisations-Absorptionsvorrichtung, mit der eine unerwünschte Welle oder Störwelle absorbiert werden kann.

Umfangreiche und schwere Bauteile, wie Richtkoppler oder richtwirkungsfreie Koppler sowie angepaßte Lastwiderstände bekannter Art können durch einen direkt auf einem Hohlleiter angebrachten Lastv/iderstand der beschriebenen Art vorteilhaft ersetzt v/erden.

Wenn solche Lastviderstände bei den beweglichen Systemen von Radaranlagen oder Sendeantennen verwendet werden, ergeben sie eine beträchtliche Verringerung der für die Verstellung erforderlichen Energien.

Der beschriebene angepaßte Lastv/iderstand kann vorteilhaft bei Höchstfrequenzschaltungen verwendet v/erden, die insbesondere Richtungsgabeln (Zirkulatoren) oder Hybridverzweigungen aufv/eisen. In Verbindung mit einer Richtungsgabel ermöglicht er die Bildung einer nichtreziproken Vorrichtung mit eingebauter Belastung. Da

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das Gewicht und der Raumbedarf des beschriebenen Lastwiderstands etwa zwanzigmal kleiner als bei den herkömmlichen angepaßten Lastwiderständen gleicher Leistung sind, kann er insbesondere bei einer Radar-Primärquelle kleiner Abmessung verwendet werden. Bei Radargeräten dieser Art ist das Problem der von der Primärquelle verursachten Abschattung sehr ausgeprägt. Primärstrahler mit umfangreichen Bestandteilen verringern die nutzbare Antennenfläche·

Die Verwendung eines angepaßten Lastwiderstandes der beschriebenen Ar/t ermöglicht somit die Verringerung des Raumbedarfs der Primärquelle solcher Radargeräte und somit einen besseren Wirkungsgrad des Radargeräts·

Ganz allgemein sind die Lastwiderstände auf allen Gebieten der Höchstfrequenztechnik verwendbar, und sie sind für eine Massenfertigung geeignet.

Patentansprüche

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Claims (6)

1. Patentansprüche

   Leistungs-Lastwiderstand, insbesondere zur Verwendung als angepaßte Belastung für eine Höchstfrequenzleitung, wobei der Belastungswiderstand durch eine Mikrobandleitungsstruktur gebildet ist, bei welcher das Metallband aus einem gut leitenden Metall gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Masseebene der Struktur durch eine widerstandsbehaftete Metallegierung mit guter Wärmeleitfähigkeit gebildet ist.
2. 2. Lastwiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband auf das Substrat spiral- oder mäsnderförmig aufgebracht ist, daß eine erste Windung entlang den Rändern des Substrats verläuft und der Rest des Metallbandes zum Mittelpunkt des Substrats zusammenläuft, daß der Abstand der Windungen in der Größenordnung des Drei-oder Vierfachen der Breite des Bandes liegt, und daß die Gesamtabmessungen des Lastwiderstandes groß gegen die Wellenlänge sind.
3. 3. Lastwiderstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fettschicht auf der Basis von Silikonen oder Berylliumoxid zwischen der Masseebene und einem metallischen Chassis oder Kühlkörper so angeordnet ist, daß die Masseebene elektrisch von dem Chassis oder Kühlkörperisoliert wird, jedoch eine gute Wärmeleitung besteht.
4. 4. Lastwiderstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reihe nach auf eine ebene Fläche

   • eines Kühlkörper aus Aluminium eine Aluminiumoxidschicht, eine widerstandsbehaftete Metallschicht, eine dicke dielektrische Schicht und schließlich das Leiterband aufgebracht sind.

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5. 5. Lastwiderstand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastwiderstand direkt an der Außenseite eines Hohlleiters angebracht ist, und daß die Energie durch eine Sonde oder Antenne aufgefangen wird, die durch eine in der Wand des Hohlleiters angebrachte öffnung in den Hohlleiter ragt.
6. 6. Lastwiderstand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er direkt an einem Radar-Primärstrahler angebracht ist.

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