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Mikrowellenleitungsabschnitt mit einer Diode Die Erfindung bezieht
sich auf einen Mikrowellenleitungsabschnitt, in dessen felderfulltem Raum sich eine
Diode, wie eine Varaktordiode oder dgl-.- befindet, von deren Anschlüssen, die als
axial vom Diodenkörper weggeführt Zapfen und/oder Scheiben ausgebildet sind, der
eine gegebenenfalls über eine leitende Zwischenplatte mit dem Halblefterkörper unmittelbar
in Verbindung steht und der andere über einen Drahtbügel (Whisker) mit dem Halbleiterkörper
verbunden ist und als aus zwei Scheiben bestehender tellerförmiger Anschluß ausgebildet
ist.
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Bei solchen Anordnungen, die insbesondere bei: sehr hohen Frequenzen
verwende-t werden, z.B. bei parametrischen Verstärkeren und Mischern für den Mikrowellenbereich,
ist es notwendig, eine einwandfreie und verlustarme Xontaktierung zwischen Diode
und den meist als Wellenleiter ausgeführten Bauelementen, in denen diese sich befinden,
herzustellen. Zur Halterung und Kontaktierung der Diode sind beispielsweise Spannzangen
vorgesehen, die den einen, mit dem Außenleiter (Gehäuse) zu kontaktierenden Zapfen
oder scheibenförmigen Anschluß der Diode umgreifen. Im Außenleiter der Mikrowellenleitung,
z.B.
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einem Hohlleiter, einer Koaxialleitung oder einer Streu fenleitung,
ist die Spannzange in einer hierfür vorgesehenen Bohrung mit dem Außenleiter gut
kontaktierend eingesetzt.
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Eine solche Art der Halterung und Kontaktierung ist weniger geeigne-t
für Dioden, deren eine, mit dem Außen leiter zu kontaktierende Elektrode aus zwei
zusammengeschweißten Scheiben (Tellerelektrode) besteht, deren innere mit dem Drahtbügel
(Whisker) de Diode kontaktiert ist. Vom Zapfen bzw. der Grundfläche der Tellerelektrode,
auf die der größte Kontaktdruck ausgeübt wird, ergibt sich ein langer Strom^zeg
ins Innere der Diode zum Drahtbügel (Whisker); er führt über die am ganzen Umfang
verlaufende Schweißstelle, mit der die.beiVen Scheiben der Tellerelektrode zusammengeschweißt
sind und die wegen des bis zur- ringförmigen Schweißstelle auftretenden engen Spaltes
einen relativ großen Verlustwiderstand darstellt.
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Der Erfindung-liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Schwierigkeiten zu
begegnen und eine verlustarme, gute Kontaktierung, instesondere für Dioden der vorstehend
genannten Art, innerhalb von Mikrowellenleitungen zu schaffen.
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Bei einem Mikrowellenleitungsabschnitt, in dessen felderfülltem Raum
sich eine Diode, wi eine Varaktordiode oder dgl. befindet, von deren Anschlüssen,
die als axial vom Diodenkörper weggeführte Zapfen und/oder Scheiben ausgebildet
sind, der -eine gegebenenfalls über eine leitende Zwischenplatte mit dem Halbleiterkörper
unmittelbar in Verbindung steht und der andere über einen Drahtbügel (\hisker) mit
dem Halleiterkörper verbunde ist und als aus zwei Scheiben bestehender tellerförmiger
Anschluß ausgebildet ist, wird diese Aufgabe gemäß-der Erfindung in der Weise gelöst,
daß die gegen den felderfüllten Raum des Leitungsabschnitts zu liegende (innere,
Scheibe einerseits auf möglichst kurzem Weg mit dem Drahtbügel (YWhisker) und andererseits
mit ihrer gegen den felderfüllten Raum zu liegenden Innenrandfläche anit dem Außenleiter
des Mikrov'ellenleitunsabschnitts verbunden ist.
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Bei einer vor-teilhaften Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
ist dabei der tellerförmige Anschluß der Diode derart in eine axial in einer Bohrung
des Außenleiters verschiebbare Passung eingesetzt, daß die äußere Scheibe des tellerförmigen
Anschlusses in der Fassung aufliegt und die innere Scheibe kontaktierend an einer
Schulter des Außenleiters angepreßt ist.
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Zur Erreichung eines guten Kontaktdruckes ist es vorteilhaft, wenn
die Schulter des Außenleiters, an der der tellerförmige Anschluß und/oder der andere
Anschluß der Diode kontaktierend anliegen, von einer melnbranartig federnden Kontaktfläche
gebildet wird.
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Bei einem Mikrowellenleitungsabschnitt mit einer konzentrisch mit
einer Koaxialleitung verbundenen, insbesondere deren Abschluß bildenden Diode, ist
der dem mit dem Außenleiter kontaktierenden tellerförmigen Anschluß gegenüberliegende
Diodenanschluß vorteilhafterweise mit dem Innenleiter der Koaxialleitung über einen
einerseits in den Zapfen der Diode und andererseits in den Innenleiter eingedrehten
Gewindebolzen verbunden und liegt kontaktierend an der Stirnseite des Innenleiters
an. Das Innenleiterende der Koaxialleitung ist hierbei zweckmäßig unter Bildung
einer schmalen Ringfläche nach innen abgeschrägt, wodurch man einen hohen Nontaktdruck
erreicht.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand von -Ausführungsbeispielen näher
erläutert,9s zeigen Fig.1 einen für den Einbau. einer Diode vorgesehenen Hohlleiter
in einer geschnittenen Darstellung, Pig.2 einen im Schnitt dargestellten Hohlleiter
mit eingesebztez Diode, Fig.'3 und a jeweils ein Aus:Eührungsbeispiel mit
einer
im Leitungszug einer Koaxiallei-tung eingesetzten Diode und Fig.5 und 6 jeweils
eine Fassung zur Aufnahme einer Diode.
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Bei dem in Fig.1 dargesellten Hohlleiter 1 sind an der Stelle, an
der die Diode eingesetzt werden soll, in zwei,'gegenübeAiegenden Seitenwänden Bohrungen
2, 3 vorgesehen. Diese Bohrungen sind derart stufenförmig abgesetzt, daß an der
Innenwandung des Hohlleiters dünne Schultern 4, 5 entstehen, die in Richtung der
einzusetzenden Diode abgebogen sind und membranartig federnde Kontaktflächen bilden.
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Fig.2 zeigt einen Hohlleiter 1 mit eingesetzter Diode 7 in einer geschnittenen
Darstellung. Senkrecht zur Längsachse des Hohlleiters 1 ist, konzentrisch zu den
Bohrungen in den gegenüberliegenden Seiten des Hohlleiters 1, ein rohrförmiger Ansatz
6 angebracht, von dem her die Diode 7 in den Hohlleiter 1 eingesetzt wird und in
dem die Diodenfassung angeordnet ist. Die im dargestellten Beispiel verwendete Diode
7 ist eine Diode mit einem tellerförmigen Anschluß (Tellerelektrode) und beidseitig
an der Stirnseite angeordneten Zapfen 8, 9. Der mit dem Außenleiter (Hohlleiterwandung)
zu kontaktierende tellerförmige Anschluß besteht aus zwei Scheiben 10, 11, die miteinander
verschweißt sind. Mit der inneren der beiden Scheiben ist die eine Se-ite des Halbleiterplättchens
der Diode 7 über einen Drahtbügel 15 Jhisker), insbesondere aus Gold bestehend,
kontaktierend verbundene wahrend der andere Diodenanschluß gegebenenfalls über eine
leitende Zwischenplatte mit dem Halbleiterkörper unmittelbar in Verbindung steht.-
Das Halbleiterelement ist durch einen Keramikzylinder 14 völlig von der Außenluft
abgeschlossen. Die Kontaktierung und Halterung der
Diode 7 im Hohlleiter
1 erfolgt in der Weise,, daß die mit dem Außenleiter (Hohlleiterwandungj zu kontaktierende
'2ellerelektrode der Diode 7 innerhalb des rohrförmigen Ansatzes 6 in eine Fassung
15 eingesetzt wird. Die Fassung ist mit einem Außengewinde versehen und in der Gewindebohrung
des rohrförmigen Ansatzes 6 axial verschiebbar. Sie ist wenigstens im Bereich des
Diodenanschlusses außen stufenförmig abgese.tzt. Auf dem stufenförmigen Absa-t-zist
ein über die Fassung hinausragender Distanz- und Zentrierring 16 aufgesetzt, an
dessen Innenwandung die Tellerelektrode anliegt und somit eine Zentrierung erhält.
Die äußere Scheibe 10 der Tellerelektrode liegt mit ihrer Unterseite auf der Stirnfläche
der Fassung 15 auf, während die innere Scheibe 11 kontaktierend an der Schulter
5 des Außenleiters angepreßt ist. Dabei wird die Fassung 15, die ihren Gegendruck
auf die Membrane unmittelbar unter der ontaktstelle ausübt, so weit eingedreht,
bis die membranartig verformte Schulter 5 wieder die ursprüngliche ebene Form hat.
Dazu dient der Distanz- und Zentrierring 16, der an der äußeren, nötigenfalls versteif-ten
(verdickten) Umrandung der Membrane ringförmig aufliegt. Am oberen Ende ist der
Distanz- und Zentrierring 16 nach innen zu abgeschrägt, so daß er die Membrane nicht
behindert. Die Höhendifferenz eischen dem oberen Ende des Distanz- und Zentrierringes
16 und dem auf die Diode drückenden Ende der Fassung 15 ist so gewählt, daß die
Membrane im ge.spannten-Zustand gerade eben wird. Die Größe des Kontaktdruckes kann
über die Federkonstante der Membrane beeinflußt werden.
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Von besonderem Vorteil ist dabei, daS durch die Kontaktgabe über die
Membrane ein gleichmäßiger Kontaktdru.ck am ganzen Umfang der Auflagefläche erreicht,
wird. Durch die spezielle Art der Halterung und Kontaktierung, nämlich die kontaktierende~Auflage
der inneren Scheibe 11 der Tellerelektrode mit ihrer oberen Seite an dem
Außenleiter
(Hohllei-terwand-), wird erreicht, daß die Strombahnen auf dem kürzesten Weg ins
Innere der Diode 7 zum Drahtbügel 13 (Whisker) führen. Die ringförmige Berührungsfläche
zwischen dem inneren Ende der Kontaktmembrane und der Dioden-Elektrode liegt an
der Stelle, an der ein Stromübergang ohne Spalt und auf kürzestem Weg ermöglicht
ist. Die Fassung 15.rleis-t an der der Diode zugekehrten Seite eine zentrische Bohrung
auf, in die der Zapfen 9 der Diode 7 hineinragt Es können also von der erfindungsgemäßen
Fassung Tellerelektroden mit und ahne-Zapfen aufgenommen-werden., An der gegenüberliegenden
Stirnseite der Fassung 15 ist ein Schlitz 17 angebracht zum Eingreifen eines Schraubenziehers,
mit dessen Hilfe die Fassung in die Gewindebohrung des rohrförmigen Ansatzes eingedreht
werden kann.
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Die Figuren 5 und 4 zeigen jeweils eine in den Leitungszug einer KOaxialleitung
eingesetzte Diode. Die Halterung der Diode und die Kontaktierung der Tellerelektrode
mit dem Außenleiter 20, 30 der Koaxialleitung erfolgt in der gleichen Weise wie
bei dem in Fig.2 beschr-iebenen Ausführungsbeispiel0 Die Diode 22, 32 ist mit der
Tellerelektrode 24, 34 so in die Schraubfassung 26, 36 eingesetzt, daß die äußere
Scheibe der Tellerelektrode: auf der Fassung 26, 36 aufliegt und die innere Scheibe
mittels der axial in einer Gewindebohrung des Außenleiters 20, 30 der Koaxialleitung
verschiebbaren Fassung 26, 36 kontaktierend gegen eine Schulter 29, 39 des Außenleiters
gepreßt wird Auf dem'Absatz der außen stufenförmig abgesetzten Schraubfassung 26,
.36 ist eine Zentrier- und Distanzhülse 27, 37 aufgesetzt, die über die Schraubfassung
hinausragt und an deren Innenfläche die Tellerelektrode in zentrierter Lage anliegt.
Am oberen Ende ist die Zentrier- und Distan/-hülse 27, l nach innen zu abgeschrägt.
Der Zapfen 25, 35
an der mit dem Außenleiter kontaktierten Tellerelektrode
ragt in eine zentrische Bohrung der Fassung 26, 36 hinein. An der gegenüberliegenden
Stirnseite der Passung 26, 36 ist ein Schraubenzieherschli-ts angebracht. Die andere,
kleinere Elektrode der Diode 22, 32 wird mit dem Innenleiter 21, 31 der Koaxialleitung
kontaktiert.
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Hierfür ist in dem betreffenden Zapfen 25, 33 der Diode einerseits
und im Innenleiter 21, 31 er Koaxialleitung andererseits jeweils eine Gewindebohrung
angebracht, in die ein Gewindebolzen 28, 38 eingedreht ist.
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Mittels des Gewindebolzens ist der Abstand zwischen -der Stirnfläche
des Innenleiters 2in31 und der mit der Tellerelektrode kontaktierenden Schulter
29, 39 des Außenleiters 20,, 30 einstellbar. Durch die Schrautfassung 26, 36 wird
die andere Elektrode der Diode 22, 32 kontaktierend gegen die Stirnfläche des Innenleiters
21, 31 gepreßt. Das Innenleiterende ist jeweils nach innen abgeschrägt, so daß nur
eine schmale Ringfläche mit der Elektrode der Diode kontaktiert* Auf diese Weise
wird ein hoher Kontaktdruck erreicht. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig.3 ist der
Durchmesser des innenleiters etwa gleich dem Durchmesser der Diode und der innere
Außenleiterdurchmesser kleiner als der Durchmesser der mit dem Außenleiter kontaktierenden
Tellerelektrode. Fig.4 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einer Diodenfassung für
beliebig große Innen- und Außenleiterdurchmesser.
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Fig.5 zeigt eine Fassung für eine Diode, bei der die Fassung,und der
Distanz- und Zentrierring zu einem Bauteil 40 vereinigt sind. Durch diese Ausführung
ergibt sich nicht nur eine bauliche Vereinfachung, -es' werden vielmehr auf diese
Weise Doppelpassungen vermieden
Fig.6 zeigt eine Fassung 50 mit
einer auf ihrer Stirnfläche aufgesetzten Zwischenscheibe 510 Diese Zwischenscheibe
51 ist an ihrer zur Aufnahme der Tellerelektrode der Diode bestimmen Stirnseite
in gleicher Weise als geführt wie die Anordnung nach Fig. 5, dçho sie stellt eine
Verbindung von Fassung und Distanz- und Zentrier--ring dar. Eine solche -Zwischenscheibe
wird zur Übertragung des Kontaktdruckes verwendet, über die bei reibungsarmer Gestaltung
ihrer Berührungsfläche mit der Schr.aubfassung kein Drehmoment auf die Diode über
tragen wird.
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6 Figuren 10 Patentansprüche