DE2745566C2 - Kopplungsanordnung für eine Mikrostrip-Schaltung mit integriertem Halbleiter-Bauelement - Google Patents
Kopplungsanordnung für eine Mikrostrip-Schaltung mit integriertem Halbleiter-BauelementInfo
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Description
10
Die Ankoppelung vcn Mikrowellenhalbleitern, die auf dem Markt in zahlreichen Gehäuseformen angeboten
werden und für Detektor- oder Mischerschaltungen is verwendbar sind, erfordert entsprechende Übergänge
vom Wellenleiter auf den jeweiligen Halbleiter. Ist der Wellenleiter ein Hohlleiter — bei dem im allgemeinen
der Halbleiter in einer Koaxialhalterung montiert und über Kopplungsstifte oder -Stege angekoppelt ist — so M
ergibt sich für diesen Übergang ein besonders erheblicher Aufwand.
Zudem sind die üblichen, in einer Koaxialhalterung montierten Halbleiter selbst wegen ihres Keramikgehäuses
relativ teuer. Modernere Halbleiter, wie z.B. Beam-Lead-Dioden, die demgegenüber billig sind,
können im allgemeinen nur in Mikrostrip-Schaltungen, d. h. Streifenleiterschaltungen, verwendet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der gattungsgemäßen Art anzugeben, bei
der die Mikrostrip-Schaltung auf einfache Art und Weise montiert und im Hohlleiter integrierbar ist
Die erfindungsgemäßen Merkmale sind dem Patentanspruch 1 entnehmbar. Die Unteransprüche geben
Weiterbildungen der Erfindung an.
Die Zuverlässigkeit bei Einwirkungen von außen wird durch die Erfindung erheblich verbessert; so wirken sich
mechanische Schockbelastungen wegen der konstruktiven Robur'heit einer typischen erfindungsgemäßen
Schaltung auf dieselbe wegen ihrer geringen Massen *o kaum aus.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
F i g. 1 zeigt im Schnittbild einen Hohlleiter 1, dessen
dargestelltes Ende mit einer Keramik-Mikrostrip-Schaltung
galvanisch leitend abgeschlossen ist Die Masseseite 2 des Keramik-Substrats 4 der Mikrostrip-Schaltung
zeigt gegen den Hohlleiterinnenraum; in der Mitte ist ein λ/2-KoppeIschIitz 2 (A = Hohlleiterwellenlänge)
parallel zur Breitseite des Hohlleiters eingebracht Auf so
der (der Masseseite 2 gegenüberliegenden) Schaltungsseite des Mikrostrip-Substrates, das auch in F i g. 2a und
2b dargestellt ist, ist senkrecht und mittig zu diesem Koppelschlitz ein λ/2-Leitungsresonator 5 aufgebracht,
dessen leerlaufende Enden außerhalb des Schlitzes liegen und der aus räumlichen Gründen abgewinkelt ist
Dieser λ/2-Leitungsresonator besitzt in der Mitte einen Querschlitz (Querspalt), der mittels einer Beam-Lead-Diode
6 überbrückt ist
Der Koppelschlitz 3 einerseits und der A/2-Leitungs- M
resonator 5 mit der Diode 6 andererseits sind auf die Arbeitsfrequenz der Anordnung abgestimmt Der
Innenraum 7 des verlängerten Hohlleiters hinter der Diode 6 wird über den Koppelschlitz 3 ebenfalls
angeregt. Um Abstrahlungsverluste zu vermeiden und um die Schaltung hochf' c.quenzmäßig dicht zu gestalten,
ist dieser Raum 7 als λ/4-Hohlraumresonator ausgebildet und Bestandteil der Mikrostrip-Schaltung.
In Richtung des Pfeiles Pf wird das HF-Signal eingespeist
Die Auskopplung des durch die Diode 6 gleichgerichteten
HF-Signals geschieht mittels λ/4-Tiefpässen 8a und 8b, die in Mikrostrip-Technik auf dem Substrat 4
angeordnet sind, und mittels hochohmiger, ggf. verlustbehafteter
Koaxialdurchführungen oder Tiefpässen 9a und 9b im Resonatorboden, die mit den Tiefpässen 8a
und 8ό galvanisch verbunden sind.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung nach F i g. 3 ist die vorstehend beschriebene Mikrostrip-Schaltung
mittels eines Leitklebers in die ausgesparte Stirnseite (Vorderwand) eines kontaktlosen Hohlleiterkurzschlußschiebers
11 eingeklebt Hierbei dient der Hohlraumresonator mit dem Innenraum des an sich im
Prinzip bekannten Kurzschlußschieber 11 als λ/4-Resonator
zur Entkopplung der Mikrostrip-Schaltung vom übrigen Hohlleiter 1 und in Verbindung mit der
niederohmigen λ/4-Leitung 12 des Kurzschlußschiebers
in bekannter Weise zur Erzeugung des niederohmigen Übergangswiderstandes in der Ebene der Vorderseite
des Kurzschlußschiebers mit der Masseseite des Mikrostrip-Substrates. Die Resonanzfrequenz des
Kurzschlußschiebers ist gleichzeitig mit derjenigen der Mikrostrip-Schaitung auf die Arbeitsfrequenz abgestimmt
Mit dieser Ausführungsform der Erfindung nach Fig.3 ist es möglich, ein Modul gemäß Fig.4
aufzubauen, bei dem sowohl die Detektor- bzw. Mischdiode mit der Ankoppelschaltung an einen
Hohlleiter als auch die nachfolgende NF- oder ZF-Schaltung 13 in kompakter Weise integriert sind.
Dieses Modul kann ohne galvanische Verbindung in einen Hohlleiter eingebracht werden, wobei die
Mikrowellenverbindung über die beschriebene Transformation mittels des Kurzschlußschiebers hergestellt
wird (siehe Fig.3). Dadurch ist es möglich, in einem
Fertigungsablauf diesen Schaltungsteil komplett zu überprüfen, was bei herkömmlichem Aufbau im
allgemeinen nicht möglich ist
Die Anpassung der Mikrowellendiode an den Hohlleiter wird über die beiden Transformationen
λ/2-Resonator/Koppelschlitz einerseits und Koppelschlitz/Hohlleiter
andererseits durch entsprochende Dimensionierung der Impedanzen der Transformationselemente vorgenommen. Die erreichbaren Bandbreiten
liegen im Bereich von einigen Prozent
Durch Herstelltoleranzen sowohl in der Mikrowellendiode als auch in der Mikrostrip-Schaltung schwankt die
Mittenfrequenz dor gesamten Anordnung. Dieser Fehler kann, falls erforderlich, durch einen an sich
bekannten 3-Stift-Tuner 10 — im Beispielsfall der F i g. 4 vor der Koppelschlitz/Kurzschlußschieberebene im
Hohlleiter — ausgeglichen werden (F i g. 1 und 4).
Zur Unterdrückung der Abstrahlung von Mikrowellenenergie Ober den Modul im NF- oder ZF-Ausgang ist
es zweckmäßig, zwei Kragen 15a bzw. 156 au.« HF-absorbierend"m Material um das Modul zu legen.
Bei Verwendung nichtleitenden Materials oder durch Zwischenlegen einer sehr dünnen Isolationsfolie kann
auch eine galvanische Trennung des Moduls vom Hohlleitersystem bzw. von der Geräteinasse erreicht
werden, wodurch die Einkopplung von Störsignalen erheblich reduziert «"/erden kann. Dies ist besonders bei
hochempfindlichen Schaltungen vorteilhaft oder bei der Forderung nach galvanischer Trennung zwischen
Signal- und Gehäusemasse.
Bei einer nicht gezeigten Abwandlung der Ausfüh-
rungsform der Erfindung nach F i g. 1 wird anstelle eines Hohlleiters mit einer Hohlleiterwelle eine Freiraumwelle an den Koppelschlitz 3 bei entsprechender Dimensionierung angekoppelt, wodurch der Koppelschlitz zur
Schlitzantenne wird, in die die Diode als Detektor oder Mischer integriert ist Durch Aneinanderreihen der
Einzelschaltungen oder Module in einer oder zwei Ebenen kann damit unter Einhaltung entsprechender
Schlitzabstände ein Antennenarray aufgebaut werden. Im Falle des Mischerbetriebes eignet sich der
λ/4-Resonator 7 hinter der Mikrostrip-Schaltung zur Einkoppelung der LOLeistung (LO - local oscillator
— Überlagerungsoszillator).
Beim Mischer nach F i g. 5a und 5b wird im Gegensatz zu F i g. 1 der Hohlraumresonator (Innenraum 7 mit
rechteckförmigem Querschnitt) in Form eines quadratischen Hohlleiters 16 ausgebildet Dadurch ist es
liiögiich. die Lö-Lcistung z. B. über eine Koaxialleitung
17 und einen an den quadratischen Hohlleiter 16 angeschlossenen Rechteckhohlleiter 18 - der gegen
den Koppelschlitz 3 um 90° gedreht ist, wodurch für das Empfangssignal die Kurzschlußebene im Abstand λ/4
hinter dem Koppelschlitz wegen der Grenzfrequenzbedingung erhalten bleibt - mit einer um 90° gegen das
Empfangssignal gedrehten Polarisationsrichtung einzuspeisen, die damit in der Richtung des Koppelschlitzes 3
liegt und diesen nicht anregt. Dagegen liegen die abgewinkelten Leitungsstücke des λ/2-Mikrostrip-Re-
sonators 5 in Richtung des Ε-Feldes der LO-Leistung, so
daß hierüber die Mischdiode mit LOLeistung versorgt wird. Die Abstrahlung der LO-Leistung kann z. B. durch
die Wahl einer möglichst hohen Zwischenfrequenz sowie durch entsprechende Dimensionierung der
Gesamtanordnung z. B. unter Verwendung eines Eingangsfilters (Spiejielselektionsfilter) niedrig gehalten
werden. Die Pfeile »LO« und »Signal« in F i g. 5a geben
die E-Feldvektoren der Oszillatorleistung bzw. des Empfangssignals an. Durch die Verwendung einer
Gegentaktmischerschaltung in bekannter Bauweise kann bei Benutzung der erfindungsgemäßen Ankopplung die Entkopplung der LOLeistung vom Signaleingang weiter verbessert werden.
nung auch als Modulator, Transponder, Frequenzumsetzer u.a. verwendet werden. Bei Verwendung von
Detektor- oder PIN-Dioden ist die Anordnung als Empfang.«- und/oder Sende-Antenne mit in Betrag und
Phase modulierbarem Reflexionsfaktor einsetzbar.
Claims (21)
1. Anordnung einerseits zum Einspeisen hoch- oder zwischenfrequenter elektromagnetischer Wellen in ein konstruktiv in eine Mikrostrip-Schaltung s
integriertes Halbleiterbauelement, insbesondere eine Mikrowellendiode nach Art einer sog. Beam-Lead-Diode, und andererseits zum Abführen des
Ausgangssignals des Halbleiter-Bauelements, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifenlei-
ter (5) der Mikrostrip-Schaltung einen zentral gelegenen, den Streifenleiter galvanisch auftrennenden Querschlitz (6) derartiger Dimensionierung
aufweist, daß ein Streifenleitungsresonator — beispielsweise ein A/2-Resonator (λ = Betriebswel- is
lenlänge) — entsteht, daß der Querschlitz infolge Anschlusses zweier Halbleiter-Elektroden an die
Streifenleiterhälften durch das Halbleiter-Bauelement (6) überbrückt ist, daß in dem Masseleiter der
Mikrostrip-Schaltung gegenüber dem Halbleiter-Bauelement und in senkrechter Ausrichtung zu dem
den Leitungsresonator bildenden Streifenleiter ein Koppelschlitz (3) vorgesehen ist, durch den die
elektromagnetische Welle zwecks Einspeisung in das Halbleiter-Bauelement einkoppelbar ist, und daß
auf der Streifenleiterseite des Substrats an sich bekannte Signal-Auskoppelmittel (8a, Sb, 9a, 9b)
angeordnet sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signal-Auskoppelmittel durch
mindestens einen einen Tiefpaß darstellenden weiteren Streifenleser (8a,' realisiert sind, an den
eine Koaxialleitung (9cjoder ein Tiefpaß galvanisch
angeschlossen ist und die "der) mit dem den Leitungsresonator (5) bildenden Streifenleiter verbunden ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Signal-Auskoppelung zwei je
einen Tiefpaß bildende weitere Streifenleiter (8a und Sb) spiegelsymmetrisch zum den Leitungsresonator *o
bildenden Streifenleiter (6) vorgesehen sind.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bi& 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der
Streifenleiter (5, 8a, Sb) abgewinkelt ausgeführt ist
(F ig. 2b).
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, der eine elektromagnetische Welle in Form einer
Freiraumwelle zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Koppelschlitz (3) im Sinne eines
Schlitzes eines Schlitzstrahlers (einer Schlitzanten- so ne) ausgeführt ist und daß mehrere dieser Anordnungen als Einzelstrahler zu einem Antennen-Array
(Gruppenantenne) konstruktiv in einer oder zwei Ebenen aneinandergereiht sind.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, der eine elektromagnetische Welle in Form einer
Hohlleiterwelle in einem Hohlleiter, beispielsweise rechteckförmigen Hohlleiter, zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrostrip-Schaltung
den Hohlleiter (1) mittels ihres Masseletters (2) abschließt (F ig. 1).
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlleiterabschluß galvanisch
leitend ist.
8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrostrip-Schaltung mit
einem auf ihre Betriebsfrequenz abgestimmten Hohlraumresonator konstruktiv und funktionell
vereinigt ist, indem sie eine der Resonatorwände des Hohlraumresonators darstellt und dabei mit ihrer
Streifenleiterseite zum Innenraum (7) des Hohlraumresonators gerichtet ist
9. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlleiterabschluß in Form eines
Kurzschlußschiebers, vorzugsweise eines kontaktlosen Kurzschlußschiebers, ausgeführt ist, in der
Weise, daß die Mikrowellen-Schaltung die Stirnseite eines Hohlleiter-Kurzschlußschiebers bildet und daß
hierbei der Masseleiter (2) der Mikrostrip-Schaltung dem Hohlleiterinnenraum zugewandt ist (F i g. 3).
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrostrip-Schaltung in die
ausgesparte Stirnseite mittels eines Leitklebers eingeklebt ist
11. Anordnung nach Anspruch 9 und 10, dadurch
gekennzeichnet, daß innerhalb des Kurzschlußschiebers der Mikrostrip-Schaltung ein Hohlraumresonator im Sinne des Anspruchs 8 zugeordnet ist
12. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis ! 1,
dadurch gekennzeichnet daß innerhalb des Kurzschlußschiebergehäuses oder seiner rückwärtigen
Verlängerung eine an die Signal-Auskoppelmittel angeschlossene Signalverarbeitungsschaltung angeschlossen ist SQ daß sich ein Modul ergibt der die
Mittel zur Einspeisung der elektromagnetischen Wellen mit denjenigen bis zur Signalverarbeitung in
kompakter Weise integriert bzw. zusammenfaßt (F ig. 4).
13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet daß um das Modulgehäuse innerhalb
des Hohlleiters zwei oder mehr Kragen (15a, i5b) aus HF-absorbierendem Material gelegt sind, die der
HF-Abdichtung dienen.
14. Anordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet daß der Modul vom Hohlleiter
galvanisch getrennt ist oder daß zumindest seine den Hohlleiter berührenden Wandungen galvanisch
nicht leitend sind.
15. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 und 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet daß bei ihrer
Ausgestaltung als Mischer die Oszillatorleistung (LO) in den Hohlraumresonator einkoppelbar ist
16. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß bei ihrer Ausgestaltung als Mischer die
Mikrostrip-Schaltung mit einem quadratischen Hohlleiter (16) einer Länge 1 = λ/4 verbunden ist,
indem sie den quadratischen Hohlleiter einseitig abschließt und dabei mit ihrer Streifenleiterseite
zum Innenraum des quadratischen Hohlleiters gerichtet ist, daß an die der Mikrostrip-Schaltung
gegenüberliegende Seite des quadratischen Hohlleiters unter einer 90° betragenden Verdrehung
gegenüber dem Koppelschlitz (3) ein Rechteck-Hohlleiter (18) angeschlossen ist, und daß in den
Rechteck-Hohlleiter die Oszillatorleistung einkoppelbar ist.
17. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß im Hohlleiter ein Mehrstift-Tuner, beispielsweise ein 3-Stift-Tuner
(10), angeordnet ist (F i g. 1 und 4).
18. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
gekennzeichnet durch ihre Anwendung in einem Modulator.
19. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch ihre Anwendung in einem
Transponder.
20. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch ihre Anwendung in einem
Frequenzumsetzer,
21. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch ihre Anwendung als Empfangs-
und/oder Sendeantenne mit in Betrag und Phase durch eine PIN-Dioden aufweisende Steuerschaltung
modulierbarem Reflexionsfaktor.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE19772745566 DE2745566C2 (de) | 1977-10-11 | 1977-10-11 | Kopplungsanordnung für eine Mikrostrip-Schaltung mit integriertem Halbleiter-Bauelement |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19772745566 DE2745566C2 (de) | 1977-10-11 | 1977-10-11 | Kopplungsanordnung für eine Mikrostrip-Schaltung mit integriertem Halbleiter-Bauelement |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2745566A1 DE2745566A1 (de) | 1979-04-19 |
DE2745566C2 true DE2745566C2 (de) | 1983-05-05 |
Family
ID=6021116
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19772745566 Expired DE2745566C2 (de) | 1977-10-11 | 1977-10-11 | Kopplungsanordnung für eine Mikrostrip-Schaltung mit integriertem Halbleiter-Bauelement |
Country Status (1)
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---|---|
DE (1) | DE2745566C2 (de) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE3018287C2 (de) * | 1980-05-13 | 1984-06-20 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Ringmodulator |
DE3129425A1 (de) * | 1981-07-25 | 1983-02-10 | Richard Hirschmann Radiotechnisches Werk, 7300 Esslingen | Mikrowellenantenne fuer zirkularpolarisation |
DE3431160A1 (de) * | 1984-08-24 | 1986-03-06 | ANT Nachrichtentechnik GmbH, 7150 Backnang | Gleichspannungs- und hochfrequenzsignalzufuehrung fuer eine diode |
DE4121027A1 (de) * | 1991-06-26 | 1993-01-07 | Thomson Brandt Gmbh | Anordnung fuer einen video- und tonmodulator |
-
1977
- 1977-10-11 DE DE19772745566 patent/DE2745566C2/de not_active Expired
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
NICHTS-ERMITTELT |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2745566A1 (de) | 1979-04-19 |
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