DE1591076A1 - Verfahren zum Abschirmen und Entkoppeln in elektronischen Hochfrequenz-Kreisen - Google Patents

Description

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Verfahren zum Abschirmen und Entkoppeln in elektronischen

Hochfrequenz-Kreisen

Die Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Verfahren und Vorrichtungen zum Entkoppeln verschiedener Stufen von elektronischen Hochfrequenz-Kreisen untereinander und stellt im besonderen eine konstruktive Ausbildung derartiger Kreise dar, deren Arbeitsweise stark verbessert ist.

Die infolge der Schwierigkeit entsprechenden Entkoppeins des Eingangs vom Ausgang und der Notwendigkeit, besondere Punkte der genannten Kreise ohne Störung ihrer Wirkungsweise zu erden, bei dieser Gattung von Kreisen üblicherweise vorhandenen Unvollkommenheiten sind bekannt. Diese Unvollkommenheiten hängen von bekannten Rückkopplungsbedingungen ab, die sich zwischen verschiedenen Punkten der Kreise ergeben.

Die Mittel, die üblicherweise zur Abwendung derartiger Unvollkommenheiten ergriffen werden, bestehen aus starren Schirmen, die mit dem Gestell verschweißt sind, leitfähigen Käfigen und dgl. bzw. entsprechenden Sperreinrichtungen; derartige Mittel genügen jedoch, von ihren Kosten

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abgesehen, die oftmals ziemlich, hoch sind, nicht den folgenden erwünschten Bedingungen: Ein hoher Stabilitätsfaktor, der oft bei derartigen Anwendungen erforderlich ist, eine befriedigende Zugänglichkeit und Gedrängtheit und die bauliehe und elektrische Einfachheit, die für · einige Anwendungen besonders wichtig ist.

Diese Bedingungen werden annähernd erfüllt durch die bauliche Anordnung und durch die Verwendung der Einrichtung, die Gegenstand der Erfindung sind, da durch solche Einrichtungen und Anordnungen solche elektronische Kreise erreicht werden, deren Leistungen in bezug zu den bisher beschriebenen Kreisen verbessert sind und die gleichzeitig einfach, billig und entsprechend leicht zu beeinflussen sind.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, Vorkehrungen für eine wirksame Abschirmung verschiedener Stufen eines elektrischen Kreises in bezug zu jedem anderen und nach außerhalb des Kreises zu schaffen. Diese Vorkehrungen umfassen:

a) Offene Hohlleiter mit einer Grenzfrequenz, die viel größer als die Betriebsfrequenz des Kreises ist; in diesen Hohlleitern sind der Eingangskreis, gegebenenfalls der Zwischenkreis und der Ausgangskreis entsprechend befestigt; die Hohlleiter sind Seite an Seite mit einer gemeinsamen Wand aneinander angeordnet;

b) mindestens einen Metallblock, der elektrisch mit den Hohlleitern verbunden und innerhalb

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eines Gehäuses ihrer gemeinsamen Wand und am Ende der Hohlleiterlänge angeordnet ist, sämtliche aktiven Elemente des Kreises sind innerhalb dieser Blöcke angeordnet;

c) gegebenenfalls entfernbare Leiterwände, die elektrisch mit den den Hohlleitern gemeinsamen Wänden mit der Punktion verbunden sind, die verschiedenen, aneinandergrenzenden Stufen voneinander zu trennen.

Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung von Maßnahmen zur Entkopplung der empfindlichen Punkte des Kreises von der äußeren Speisequelle durch Verbinden derselben mit A/4-Koaxialleitungen, die an ihrem freien Ende offen sind.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer solchen Anordnung der Komponenten, daß die Eichung und ähnliche Operationen leicht durchführbar sind, die bei den konventionell installierten Kreisen gewöhnlich kompliziert und erschwert sind.

Andere Aufgaben und Vorteile sind aus der folgenden Beschreibung ersichtlich. Eine Anwendungsmöglichkeit der vorgenannten Anordnungen, Vorkehrungen und Vorrichtungen wird im folgenden als ein nicht beschränkendes Beispiel unter Bezugnahme auf einen Verstärkerkreis mit Frequenzen von etwa 4oo MHz beschrieben. Dieser Kreis weist zwei Hochleistungstransistoren

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auf und ist in der Lage, hohen Amplituden- und Phasenstabilitätsanforderungen zu gentigen, und besitzt eine beschränkte Empfindlichkeit gegenüber Änderungen der Vorspannung und Frequenz- und Temperaturänderungen.

Dieser Kreis nutzt völlig den Vorteil der Leistung geräuscharmer Transistoren für Hochfrequenzbetrieb aus; er kann in einer Anzahl von Einheiten mit identischen Betriebsleistungen hergestellt werden; er ist sowohl vom mechanischen als auch vom elektrischen Standpunkt aus leicht herstellbar.

Die folgenden Seichnungen Bind zum besseren Verständnis der Beschreibung beigefügt.

Fig. 1 veranschaulicht das äquivalente Gehaubild des Kreises, auf den die Erfindung angewendet ist, zusammen mit den parasitären Kopplungen (Strahlungskopplungen) ;

Fig. 2a und 2 b sind perspektivische Ansichten der auseinander genommenen Installierung eines Kreises gemäß der Erfindung;

Fig. 2c ist ein Querschnitt längs des Pfeiles A durch die zusammengebaute Installierung eines Kreises der Erfindung gemäß Fig. 2b und

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Pig. 3 zeigt die Einzelheiten des Blocks und der entfernbaren Schirme nach der Erfindung.

1 zeigt das Stromkreisdiagramm, auf das der Grundgedanke der Erfindung angewendet ist; der Stromkreis ist ein üblicher Kaskodenverstärkerkreis; die verschiedenen parasitären Kopplungen (Strahlungskopplungen) sind angegeben, die bei Abwesenheit der Schirme und Entkopplungen, die gemäß der Erfindung geschaffen werden, sich entwickeln würden. Es ist tatsächlich festzustellen, daß wegen der besonderen Konfiguration des gewählten Stromkreises und wegen der Betriebsfrequenz zwischen den Einführungsdrähten 1 und 2, die dem Emitter und dem Kollektor des ersten Transistors entsprechen, zwischen den Einführungsdrähten 3 und 4, die dem Emitter und Kollektor des zweiten Transistors 16· entsprechen, und zwischen dem Eingangsresonanzkreis 8 und den lusgangsresonanzkreisen 9 und 1o innere Kopplungen bestehen. Außerdem bauen die fiktiven Impedanzen, die mit 5, 6 und 7 bezeichnet sind, daraufhin die parasitären Kopplungen wegen der vorhandenen Notwendigkeit eines äußeren Netzteils auf.

In der durch Figuren 2 und 3 dargestellten Anordnung sind die Eingangs- und Ausgangskreise, die aus dem Filter 8 sowie den Filtern 9 und 1o bestehen, innerhalb der beiden Hohlleiter 2o und 21 befestigt, die durch die zu beiden gehörige Wand 22 getrennt sind. Quer zur Wand 22 ist ein Block 23 befestigt, von dem aus sich die Abschnitte 28,29 einer -A/ 4- Koaxialleitung nach

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auswärts erstrecken, die zur Entkopplung der Ietateile benutzt werden.

Die zwei Hohlleiter weisen eine auseinandernehmbare Struktur auf, um eine leichtere Hontagt des Kreises zu ermöglichen. Zu diesem Zweck sind auf einer Grundplatte 11 sowohl der Block 23 als auch die gemeinsame Wand 22 der zwei Hohlleiter befestigt. Die zwei Hohlleiter werden durch das Stück 13 bestimmt, das mit der Grundplatte und der gemeinsamen Wand 22 verbunden ist.

Diese Anordnung ist lediglich nur als ein nicht beschränkendes Beispiel anpeführt, da andere Anordnungen gewählt werden können, um den verschiedenen Anforderungen, die von den verschiedenen zu benutzenden Stromkreisen abhängig sind, zu genügen.

Pig. 2c ist ein schema tischer Querschnitt von Teilen 11 und 13 ia Zusammenbau, um die Hdileiter 20 und 21 aufzubauen. Vor der Stirnfläche 30 des Blockes 23 und im rechten Winkel dazu sind zwei abnehmbare Schirme 24, 25 (vgl. Fig. 3) angeordnet, die zu beiden Seiten der gemeinsamen Wand 22 befestigt sind.

Diese Schirme sorgen für die Abschirmung der Einführungsdrähte der aktiven Elemente des Stromkreises, die sich von dem Block 23 aus erstrecken. Auch diese Anordnung ist lediglich als nicht beschränkendes Beispiel angeführt, da es von dem benutzten besonderen Stromkreis ' \ abhängt. j

Unter Bezugnahme auf Figuren 2a und 2b be«eichnet die

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Bezugsziffer 37 noch die Eingangssignalleitung. Diese ist an die heiße Seite (vgl. unten) 38 des Eingangsresonanzkreises 8 und an die Baeis 14 des ersten Transistors 16 mit Hilfe eines Koaxialkabels angeschlossen, das parallel und an die gemeinsame Wand 22 der Hohlleiter angrenzend und durch Anschweißen oder auf andere Weise fest mit dem Block verbunden ist.

Unter besonderer Bezugnahme auf Fig. 3 besitzt der Block 23 die folgenden Merkmale:

Im Block 23 sind zwei Blindlöcher 18 und 19 vorgesehen. Ihr Durchmesser ist etwas größer als der Durchmesser der verwendeten Transistoren, nämlich der Transistoren 16 und 1i^:'. Die Tiefe der Blindlöcher 18 und 19 entspricht genau der Höhe der Transistoren 16 und 16', so daß also letztere von den Blindlöchern aufgenommen werden können. Da in dem beschriebenen Stromkreis ewei Transistoren verwendet werden, werden folglich auch nur zwei solche Löcher benötigt.

Zwei durchgehende Löoher 26 und 27, deren Durchmesser etwaa größer ist als jener der genannten Abschnitte und 29 der Koaxialleitung, sind ebenfalls im Block vorgesehen, um die daran angeschweißten Abschnitte in solcher weise aufzunehmen, daß die Enden der Koaxialleitung mit der Oberfläche 3o des Blocke 23 bündig werden.

Ben·: Unter "heißer Seite" wird die spannung- bzw. stromführende Seite verstanden.

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Bei der Ausbildung dieses Beispiels sind sie, wie in der Figur dargestellt, in einer solchen Weise angeordnet, daß die Leitung 29, die an der Basis 15 des Transistors 16* angeschlossen ist, auf halbem Wege der zwei abnehmbaren Schirme 24 und 25 angeordnet ist, während die Leitung 28, die mit dem Emitter 1 verbunden ist, außerhalb der genannten Schirme in Richtung zum Eingang angeordnet ist. Die Innenleiter der Koaxialleitungen ragen einige Millimeter heraus, um sie an die Einführungsdrähte des Transistors anzuschweißen.

Andere Löcher 31,32 und 39 geeigneter Oröße sind im Block 23 zur Aufnahme ebensovieler Gittervorwiderstände vorgesehen. Diese Widerstände erstrecken sich durch den Block 23, um mit den Netzteilen verbunden zu werden; ein Ende davon ist an die äußere Stirnseite der Platte 11 befestigt, jedoch elektrisch von dieser isoliert.

Ein anderes Durchgangsloch 33 ist zur Aufnahme eines hindurchtretenden isolierten Leiters 34, der mit seinem einen Ende an die gemeinsame Speiseleitungmit seinem anderen Ende an eine der Erdungsquellen angeschlossen ist, mit denen der Block versehen iet, vorgesehen. Die genannten Erduhgsquellen sind in einer ausreichenden Anzahl vorhanden, um alle erforderlichen Verbindungen bewirken zu können.

Unter Bezugnahme auf die besonders in Figur 2 dargestellte Ausbildung ist der Kollektor 4 des zweiten Transistors mit der heißen Seite 4o des ersten Resonanz-

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elementes 9 des Ausgangsbandpaßfilters verschweißt; sowohl der Eingangs- als auch der Ausgangsresonanzkreis sind vom halbverteilten Typ, von dem jeder eine große Spule 8¹, 9' und 1o' aus Kupferdraht aufweist, die jeweils duroh eine Kompensationskapazität 8"; 9" und 1o" abgestimmt ist. An das zweite Resonanzelement des Filters ist eine Ausgangsspule angeschlossen. Diese Spule läuft in ein Koaxialverbindungsstück 36 aus, das auf der Platte 11 befestigt ist.

Die folgenden Bedingungen ergeben einen guten Betrieb der oben beschriebenen Einheit, die das Installierungsverfahren gemäß der Erfindung verkörpert;

die verschiedenen löcher des Blockes 23 sollen so eng wie möglich aneinander angeordnet sein, um die kürzest-möglichen Verbindungen zu gewährleisten;

die Ausbildung der Eingangsverbindung soll derart ausgewählt sein, daß die Koaxialleitung die Eingangselektrode des ersten aktiven Elementes direkt, über den kürzest-mögliohen Weg (einige Millimeter lang) erreicht, so daß die Kopplung unerwünschter Signale aus der Umgebung auf ein Minimum vermindert ist;

die gemeinsame Speiseklemme soll in einer solchen Weise angeordnet und mit den Erdungsklemmen des Blockes 23 verbunden sein, daß eine parasitäre

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(stralilungsgekoppelte) Schleife für die Rückströme der verschiedenen Stromkreise am Aufbau verhindert wird;

die yl/4-Leitungsabschnitte v/erden mit einer Koaxialleitung hergestellt, deren Außenleiter eine dünnwandige Kupferröhre darstellt. Die optimal wirksame Länge wird experimentell unter Bezugnahme auf die kalkulierte Länge bestimmt.

Um den Aufbau von Kopplungen mit den Umgebungsfeldern zu vermeiden, soll am freien Ende der Koaxialkabel der Außenleiter etwas langer als der innere Leiter gehalten werden.

Wenn Stromkreise der oben beschriebenen Art in bekannter Weise konstruiert werden, wird es zur Abnahme von Schirmen gewöhnlich erforderlich, Löcher in die Aufbauten od. dgl. zu machen, wenn die Eichungen oder Einstellungen vorgenommen werden sollen. Dies bringt die Bildung parasitärer Kopplungen mit sich, und die Einstellungen werden im allgemeinen mehr oder weniger kritisch.

Durch die Anordnung der Komponente, wie oben beschrieben, und durch die Montageanordnung gemäß der Erfindung sind die innersten Punkte des Stromkreises auch während des Betriebes der Einheit ohne Aus-

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einandernehmen irgend-welcher Teile der letztgenannten zugänglich, da der gesamte Aufbau offen ist.

Sämtliche erforderlichen Eichungen und Einstellungen können ohne Abnehmen irgend-welcher Teile von der Einheit durchgeführt werden. Falls ein Transistor zu ersetzen ist ,, kann dies leicht getan werden.

Die Montageanordnung nach der Erfindung kann auch auf Stromkreise angewendet werden, die, obwohl sie von anderer Art sind, ähnliche Schirmungs- und Entkopplungsmaßnahmen erfordern. Die obige besondere Ausbildung nach der Erfingungj die als Ausführungsbeispiel gegeben wurde, wurde für die Eingangsstufe der verschiedenen Kanäle eines Empfängers entwickelt, der zu einem Synthese-Radio-Teleskop gehört. Dieselben Prinzipien können jedoch im allgemeinen auf sämtliche Hochfrequenz-Verstärkerkreise angewendet werden, die beispielsweise im Raumnachrichtenverkehr, in Endstationen, in stationären oder beweglichen Rundfunkvermittlungsstationen, Rundfundverstärkern oder Fernsehgeräten und Verstärkern für Kernforschung verwendet werden.

Seren Verwendung ist nicht nur auf Verstärkungslageise beschränkt; sie kann auch leicht auf Kreise für Frequenzwandlung, - aischung und - Vervielfachung ausgedehnt werden.

Bei der Ausbildung gsalt der Erfindung, die als nicht beschränkendes Beispiel derselben beschrieben wurde,

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wird eine Arbeitsfrequenz f. von 4o8 MHz verwendet; die Gesamtabmessungen des Verstärkers sind 1o5 x 1oo χ 52 mm, während die Länge desÄ/A-Abschnittes 128 mm beträgt; wenn Siemens APY16-Transistoren benutzt werden, sind die Dimensionen des Blockes 23 die folgenden: 25.x 13 χ 5 mm, die V/andstärke der den beiden Hohlleitern gemeinsamen Wand 22 beträgt 5 mm.

Patentaneprtiohe - 13 -

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Claims (2)

Patentansprüche

1. Verfahren zum Abschirmen und Entkoppeln in elektronischen Hoohfrequaaz-Kreisen, die aktive und inaktive Elemente aufweisen, die in mehreren Stufen gruppiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß

a) mindestens ein Paar von am Ende offenen Hohlleitern mit einer Grenzfrequenz, die viel größer ist als die Betriebsfrequenz, verwendet und in diesem Hohlleiterpaar die folgenden Kreise befestigt werden: der Eingangskreis, gegebenenfalls der Zwischenstufenkreis und der Ausgangskreis, und daß die Hohlleiter Seite an Seite und aneinander anstoßend angeordnet werden, indem eine gemeinsame Wand beiden gemeinsam ist;

b) ein Metallblock in jedem Hohlleiterpaar mit dem Hohlleitergefüge elektrisch verbunden und in einem Gehäuse befestigt ist, das durch Abschneiden eines Teiles der gemeinsamen Hohlleiter-Wände erhalten und etwa in der Mitte von den Hohlleiterenden aus gesehen angeordnet ist, wobei in dem Block sämtliche aktiven und inaktiven Elemente des Kreises befestigt sind;

c) elektrisch leitende, gegebenenfalls entfernbare und mit der gemeinsamen Hohlleiter-Wand elektrisch verbundene Platten zum Entkoppeln der verschiedenen, aneinander angrenzenden Stufen vorgesehen sind;

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d) ,Λ/4-Koaxialleiter, die an ihrem freien Ende offen sind, an empfindlichen Punkten des Kreises angeschlossen werden, deren Aufgabe im Entkoppeln von Netzteilen oder Strombzw. Spannungsquellen besteht, und

e) die Komponenten derart angeordnet werden, daß die Eichung und Einstellung der Kreise ohne Abmontieren irgendwelcher Teile der Kreise erfolgen kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, zusätzlich dadurch gekennzeichnet, daß der Metallblock mit aneinander angrenzenden Ausnehmungen versehen wird, damit die Verbindungen zwischen den aktiven und inaktiven Elementen so kurz wie möglich gehalten werden können, und daß die gemeinsame ütromzufuhrklemme mit den Erdung8klemmeη des Blocks mit dem Ziel verbunden wird , daß die Bildung parasitärer (strahlungsgekoppelter) Schleifen durch Rückströme verhindert wird.

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