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Die Erfindung bezieht sich auf eine Mikroelektronik-
Schaltung. Diese Schaltung ermöglicht eine elektromagnetische
Entkopplung mittels einer Wand, die zwei Räume eines
Mikrowellen- (oder Hochfrequenz-)Gehäuses mit aktiven elektrischen
Elementen voneinander trennt.
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In bekannten Schaltungsanordnungen erfolgt eine
elektromagnetische Entkopplung durch eine Wand, die durch
Ausfräsen der beiden benachbarten Räume des Hochfrequenzgehäuses
erhalten wird. Der elektrische Übergang zwischen den beiden
Räumen (elektronisches Bauteil, Leitspur oder Kabel) ergibt
sich über eine in der Wand ausgeschnittene Öffnung, die sich
knapp über dem inneren Boden des Gehäuses befindet und die im
übrigen eine komplexe Form besitzen kann, welche so genau wie
möglich der Silhouette des elektrische Übergangs angepaßt ist.
Lage, Form sowie Genauigkeit der Anordnung der Öffnung machen
ihr Ausschneiden aus der Wand schwierig und manchmal sogar
unmöglich, sofern die kleinen Abmessungen der Räume den
Durchgang für das Schneidwerkzeug nicht zulassen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu
beheben.
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Hierzu schlägt die Erfindung eine Mikroelektronik-
Schaltung vor, die ein Mikrowellengehäuse mit mindestens einem
darin angeordneten Mikroelektronik-Substrat enthält, wobei das
Gehäuse einen längsgerichteten Raum besitzt, in dem jedes
Substrat angeordnet ist, wobei eine metallische Quertrennwand
zur elektromagnetischen Entkopplung vorgesehen ist, um das
Gehäuse in zwei benachbarte Räume zur Aufnahme aktiver
elektrischer Bauteile zutrennen, und wobei diese metallische
Trennwand in ihrem unteren Teil eine Öffnung besitzt, dadurch
gekennzeichnet, daß daß dieses Gehäuse mindestens ein Paar von
seitlichen Höhlungen besitzt, die zu beiden Seiten des
längsgerichteten Raums ausgefräst sind, und daß diese metallische
Trennwand entfernbar ist und zu diesem Zweck aus einer
Metallamelle besteht, deren zentraler Bereich den Trennbereich
bildet und deren beide Endbereiche zwei elastische Flügel
bilden, die so gestaltet sind, daß sie sich je in einer der
beiden erwähnten seitlichen Höhlungen des Gehäuses blockieren,
derart, daß diese entfernbare Trennwand in das Gehäuse durch
einfachen auf die Metallamelle mit den elastischen seitlichen
Flügeln ausgeübten senkrechten Druck eingesetzt werden kann.
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Zum Stand der Technik können die Druckschriften JP-A-
55/97702 und DE-A-1 591 570 zitiert werden, von denen die eine
eine leitende und fest zwischen einem Wellenleiter und einem
integrierten Schaltkreis angeordnete Trennwand und die andere
ein isolierendes Bauteil zeigt, das ein Substrat in Stellung
hält, welches über ein metallisches Empfangsglied mit
U-Querschnitt in Position gebracht wird.
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Die Erfindung ermöglicht auch, gleichzeitig eine
elektrische Verbindung zwischen den beiden Räumen sowie die
erforderliche elektromagnetische Entkopplung herzustellen, ohne daß
dabei die oben beschriebenen Probleme der mechanischen
Bearbeitung auftreten würden.
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Außerdem verbessert die Erfindung die elektrischen
Eigenschaften des Hochfrequenzgehäuses dadurch, daß die beiden
oben genannten Substrate, die in zwei benachbarten Räumen
liegen, zu einem einzigen und gemeinsamen Substrat
zusammengefaßt sind. Diese Lösung hat den Vorteil, die
Toleranzabstände oder Freiräume aufgrund der Addition der Fertigungs- und
Bearbeitungstoleranzen der Räume, die Toleranzen beim
Ausschneiden des Substrats und die Toleranzen bezüglich der
Positionierung des oder der aktiven Bauteile zu beschränken. Diese
Freiräume sind im übrigen für den elektrischen Betrieb des
Hochfrequenzgehäuses schädlich.
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Außerdem erleichtert die Erfindung die Montage der
Schaltung, da jedes aktive Element vor dem Einsetzen des
Substrats in das Gehäuse auf dem Substrat montiert und verlötet
werden kann. Die Erfindung erlaubt also eine Verringerung der
Montagezeit sowie der Gefahren eines Fehlgriffs.
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Vorzugsweise wird die Wand von einem zentralen
Bereich, der in seinem unteren Teil eine Öffnung aufweist, und
auf ihren Seiten von zwei bezüglich der Wand elastische Rippen
gebildet, die sich je in einer der seitlichen Öffnungen
blokkieren. Es kann sich hier beispielsweise um eine Metallamelle
handeln, die zu beiden Seiten ihres zentralen Bereichs
umgebogen ist, um zwei bezüglich dieses Bereichs geneigte Flügel zu
bilden.
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Die Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen im
übrigen aus der nachfolgenden, nicht beschränkend zu verstehenden
Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen
hervor.
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Figur 1 zeigt von oben die Mikroelektronik-Schaltung
gemäß der Erfindung, wobei das Gehäuse ohne Deckel dargestellt
ist.
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Figur 2 zeigt die erfindungsgemäße Mikroelektronik-
Schaltung im Querschnitt entlang der Ebene II-II in Figur 1.
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Figur 3 zeigt eine abnehmbare Wand, die in der
erfindungsgemäßen Mikroelektronik-Schaltung gemäß den Figuren 1 und
2 verwendet wird.
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Die in Figur 1 dargestellte Mikroelektronik-Schaltung
enthält:
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- ein Hochfrequenzgehäuse 10, in dem ein
längsgerichteter Raum 11 ausgefräst ist, wobei ein Deckel 12 auf dem
Gehäuse unter Verwendung von Befestigungsmitteln 9, z.B.
Schrauben, die beispielsweise Löchern 13 zugeordnet sind,
befestigt werden kann, so daß der Raum 11 verschlossen wird,
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- mindestens ein Mikroelektronik-Substrat 21,
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- eine entfernbare Trennwand 14, die in zwei
seitlichen Höhlen 15 und 16 angeordnet sind, welche aus den
Seitenwänden des Gehäuses 10 zu beiden Seiten des Raums 11
ausgeschnitten wurden.
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Die als Ausführungsbeispiel in Figur 1 gezeigte
Schaltung ist ein rauscharmer Verstärker, der beispielsweise im
Frequenzband von 10,3 bis 10,7 GHz arbeitet. Diese Schaltung
enthält vier Teile, nämlich
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- einen Eingangszirkulator 17,
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- einen eigentlichen Verstärker 18,
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- einen Ausgangszirkulator 19,
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- eine Impedanzanpassungsleitung 20.
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Diese verschiedenen Teile, die aus gravierten Substraten
gebildet werden, sind schematisch in Figur 1 dargestellt.
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Der eigentliche Verstärker 18 wird von einem
gravierten Substrat 21 gebildet, auf das die aktiven Bauteile 22,
hier zwei an der Zahl, und oberflächlich montierte Bauteile
23, wie z.B. Kondensatoren, Widerstände, aufgelötet sind.
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Ein koaxialer Eingangsstecker 24 und ein koaxialer
Ausgangsstecker 25 stellen eine Verbindung zum Zirkulator 17
bzw. der Anpassungsleitung 20 her.
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Zwei Rinnen 31 und 32 befinden sich in der Nähe des
Eingangs und des Ausgangs des Gehäuses 10, um den Zirkulator
17 bezüglich des Steckers 24 und die Leitung 20 bezüglich des
Steckers 25 besser positionieren zu können.
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Die entfernbare Wand 14, die genauer in Figur 3
gezeigt ist, besteht aus einem zentralen ebenen Bereich 26, der
in seinem unteren Teil eine Öffnung 27, hier halbkreisförmig,
und an seinen beiden Seiten zwei seitliche Flügel 28 und 29
besitzt, die eine gewisse Elastizität bezüglich des zentralen
Bereichs besitzen.
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Diese Trennwand 14 kann, wie hier, eine Metallamelle
sein, die zu beiden Seiten des zentralen Bereichs 26
abgeknickt ist, um zwei bezüglich des zentralen Teils geneigte
Flügel 28 und 29 zu bilden.
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In den Figuren 1 und 2 ist diese Trennwand 14 in ihrer
Lage im Gehäuse 10 zwischen den beiden Öffnungen 15 und 16
dargestellt.
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Eine Absorptionsplatte 30, die in Figur 2 gezeigt ist,
liegt zwischen dem oberen Bereich dieser Trennwand 14 und dem
Deckel 12, um die eventuellen Vibrationen in senkrechter
Richtung bei der Verwendung der Schaltung in einem Gerät zu
dämpfen, während die Längsvibrationen durch die Elastizität dieser
Trennwand 14 gedämpft werden.
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Diese Trennwand 14 besteht aus einem Material, das
elektromagnetische Strahlung aufgrund des Vorhandenseins
mindestens eines aktiven Elements (Transistor 22) nur wenig
durchläßt, aber stark reflektiert. Die Wand kann so aus einer
Berylliumlegierung hergestellt sein.
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Die Absorptionsplatte 30 besteht aus einem Material,
das funkelektrisch absorbierende Eigenschaften hat.
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In bekannter Weise können das Gehäuse 10 und sein
Deckel aus einer Aluminiumlegierung sowie das Substrat bzw.
die Substrate aus Ferrit, Epoxyharz oder Duroidharz bestehen.
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Beispielsweise wurde der oben erwähnte, im
Frequenzbereich von 10,3 bis 10,7 GHz betriebene rauscharme Verstärker
mit einem Gehäuse der Abmessungen von etwa 72 x 21 x 16 cm
realisiert.
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Die Montage der erfindungsgemäßen Schaltung wird wie
folgt durchgeführt:
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- man fräst den Raum 11 im Gehäuse 10 aus, indem die beiden
seitlichen Höhlungen 15 und 16 einander gegenüberliegend zu
beiden Seiten des Raums 11 realisiert werden;
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- man setzt die Trennwand 14 durch einfachen senkrechten Druck
ein, nachdem das Substrat 21 bzw. die Substrate angebracht
wurden. Die Blockierung der Trennwand 14 erfolgt aufgrund der
Elastizität der beiden Flügel 28 und 29;
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- man setzt die elektrisch absorbierende Platte 30 oberhalb
der Trennwand 14 auf, um letztere in senkrechter Richtung
festzulegen;
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- man befestigt den Deckel 12 auf dem Gehäuse 10.
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Die erfindungsgemäßen Merkmale erlauben es also, eine
stark vereinfachte und qualitativ hochstehende Montage und
Verdrahtung durchzuführen, wobei die entfernbare Trennwand 14
am Schluß der Montage installiert wird.
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Selbstverständlich wurde die Erfindung nur anhand
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben und
dargestellt. Ihre wesentlichen Elemente können durch äquivalente
Elemente ersetzt werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu
verlassen.
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So kann die Mikroelektronik-Schaltung ein anderes
Element als ein Verstärker sein und kann außerdem eine
beliebige Anzahl von Substraten enthalten.
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Die Mikroelektronik-Schaltung erlaubt es, folgende
Ergebnisse zu erzielen:
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- Verbesserung der Isolation zwischen Eingang und Ausgang von
Verstärkergehäusen:
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. Verstärker auf einem Substrat mit einer kleinen
Dielektrizitätskonstante,
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. Verstärker mit großem Verstärkungsgrad (≥ + 20 dB);
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- Verbesserung der Isolation zwischen einer Vorrichtung, die
von einer strahlenden Vorrichtung gefolgt wird oder der eine
solche Vorrichtung vorausgeht:
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* Isolation zwischen einem Mikrostrip-Isolator und einem
Verstärker,
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* Isolation zwischen einem Mikrostrip-Isolator und einem
Oszillator,
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* Isolation zwischen einem Verstärker und einem Mikrostrip-
Filter;
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- Schutz gegen Störsignale:
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. zwischen einem Verstärker und einer Mischstufe,
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. zwischen einer Mischstufe und einem örtlichen Oszillator.