DE1964671A1 - Elektronische Mikrowellenschaltung mit einer Einrichtung zum Einba eines Gehaeuses eines Koaxialbauelements in eine Metallplatte - Google Patents

Description

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RGA 61,095 -

filed Dec. 24, 1968 \ .

Π.S. Ser. Ho. 786.589 >

"RGA - Corporation, Hew Toric, F.Y. /V.St.A.

Elektronische Hikrowellenschaltuiig mit einer Einrichtung sum Einbau eines Gehäuses eines Koaxialbauelements in eine Metall-platte ■ " "■ -.-""'

Die Erfindung betrifft eine 'elektronische' Mikrowellen-" schaltung /mit einer Einrichtung zum Einbau eines Sehauses eines. Eo axial bau el eraent s in eine Hetallplätt e,, auf deren entgegengesetzten Oberflächen Hikrowellen-Üb_:ertragungsleitungen montiert sind, v/elche aus dünnem Metallblech und mit diesem zusammengeschichtetem dielektrischea Blattmaterial..gebildet." sind*

Ks ist allgemein bekannt, daß "-im Ilikrov/ellen-lrequenabereich ein entsprechend konstruierter Koaxialtransi-. . stör den in andere Gehäuse wie z, B. aus einer Pressmasse jVGformto Gehäuse, hermetisch verschlossene, aus Keramik u iid ilotall bestehende Stripline-Gehäuse usw. eingebauten iransistoren überlegen sind» Die .Überlegenen BetriebsoicGrxüchaften des Koaxialbauelements_ mit entsprechendem irr-ί lau ο ο bei'uheii auT- den niedrigen- Werten der parasitären Iiapasität und Induktivität des Bauelements und auf der

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ausgezeichneten Isolation zwischen den Eingangs-* und Ausgangskreisen, die durch, die Koaxialform ei"möglicht wird,

Ko axial geh.au se sind für Koaxialleitung skr eise bestimmt und können ohne weiteres in diese eingeschaltet werden. Häufig ist es jedoch "bei einem bestimmten Anwendungsfall zweckmäßiger, andere Arten von Mikrowellenschaltungen zu verwenden. Solche anderen Schaltungen sind beispielsweise Mikrostrip- und Stripline-Schaltungen mit konzentrierten oder stationären Konstanten, zu denen die oben genannten anderen Transistorgehäusetypen im Gegensatz zum Koaxialtyp an sich besser passen.

Eine Mikrowellenschaltung gemäß der Erfindung enthält eine Metallplatte, auf deren entgegengesetzten Oberflächen jeweils' wenigstens ein Segment einer Mikrowellen-übertragungsleitung vorgesehen ist, die einen Streifen aus dünnem Metallblech aufweist, das mit einem Blatt aus dielektrischem Material zusammengeschichtet ist. \ienn Mikrostrip(Streifenleitungs)-Übertragungsleitungen verwendet werden, dienen die Oberflächen der Hatte als G-rund- oder Masseebenen für die Übertragungsleitungen, herden Stripline(Bandleitungs)-Sclialtungen verwendet, sind die Masseebenen Metallstreifen, die auf die entgegengesetzten Oberflächen des dielektrischen Blattmaterials geschichtet sind.

Die Metallplatte besitzt eine Einrichtung, mittels welcher das Gehäuse eines Koaxialbauelements so in der Platte montierbar ist, daß die Anschlußstellen des Bauelements an die leitungssegmente angeschlossen sind. Zu dieser Einrichtung gehören ein durch die Platte führendes Loch und ein Zwischenring aus Keramik, der gute dielektrische Eigenschaften und eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist und in das Loch eingesetzt ist. Innerhalb der zentralen Öffnung

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des Zwischenrings ist das Koaxialbauelement bzw, dessen Gehäuse montiert.

Die Erfindung soll nun an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die Zeichnung soigt in:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Teil eines erfindimgsgemäß aufgebauten Ilikrokreises;

Pig. 2 eine Draufsicht auf den Mikrokrei3 von unten;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Gehäuses'-eines Koaxialtransistors; und

Fig. 4 einen Schnitt durch Fig. 1 längs der Ebene 4— 4.

In den Figuren 1, 2 und 4 ist dargestellt, wie die Erfindung in einer typischen Mikrowollon-Verstärkerschaltung.realisiert werden kann. Die Schaltung kann eine relativ dünne Metallplatte 2 enthalten, deren Überseite 4 als Auflage für einen dünnen Streifen 6 aus dielektrischen) Material dient. Das dielektrische Material kann M Teflon-Fiberglas oder ein geeignetes kunstharzhaltiges Material sein. Auf die Oberseite dieses Streifens 6 ist eine streifenförnige Metallfolie 8 geschichtet. Die Gesamtanox^dnung aus der Oberseite 4 eier Metallplatte, dein dielektrischen Streifen 6 und der Metallfolie 8 bildet einen Mikrostrip-Ausgangsteil der Verstärkerschaltung. Die Oberseite der Metallplatte- 2 wirkt als Grund— oder Masseebene für diesen Teil der Schaltung.

An ihrer Unterseite 10 tx-ägt die Metallplatte- 2 einen Eingangsteil der Ilikrowellen-Verstärker schaltung. Ent-

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sprechend dem beschriebenen Ausgangsteil enthält -der Eingangs teil einen an der metall ϊ seilen Oberfläche der Unterseite 10 haftenden Streifen 12 aus dielektrischem Material und eine am Streifen 12 haftende stx-eifenförmige Metallfolie 14. Die Unterseite 10 der Metallplatte wirkt als Masseebene für den Eingangsteil. Vorzugsweise .erstrekken sich die Eingangs- und Ausgangsteile der Mikrowellenschaltung in entgegengesetzten Richtungen über die Metallplatte 2, so daß Kopplungseffekte weitgehend vermieden vrer den.

Ein typisches Koaxialtransistorgehäuse, das in der oben beschriebenen Mikrostrip-Schaltung montiert werden kann, ist in Eig. 3,dargestellt. In diesem Gehäuse 16 ist ein (nicht dargestellter) Transistor mit Emitter-^Basis- und Kollektor-Elektroden eingekapselt. Das Gehäuse v/eist einen oberen Metallbolzen 18 auf, der mit dem Kollektor des Transistors verbunden und dicht mit einer ersten Keramikhülse 20 zusammengefügt ist, welche die Kollektorelektrode von der Basisanschlußelektrode isoliert. Mit der Unterseite der Keramikhülse 20 ist ein Metallflansch 22 dicht zusammengefügt, der innerhalb des Gehäuses mit der Basis des Transistors verbunden ist. Mit der Unterseite des Flansches 22 ist eine zweite Keraraikhülse 24 dicht zusammengefügt, welche die Basisanschlußelektrode von der Emitteranschlußelektroae isoliert. Mit der Unterseite der zweiten Keramikhülse 24 ist eine Metallkappe 26 dicht susammengefügt, die an den Emitter des Transistors angeschlossen ist.

Damit dor .,Transistor bzw. sein Gehäuse 16 so montiert werden kann, daß er an die Eingangs- und Ausgangsteile der Mikroschaltung angeschlossen werden." kann, ist Xn der Metallplatte 2 ein kreisförmiges Loch 28 vorgesehen,

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das von der Oberseite 4 "bis zur Unterseite 10 reicht. Bin unterer Teil 30 dieses'Loches 28 besitzt einen größeren Dui"chmesser als sein oberer Teil, so daß das loch, eine stufenförmige Gestalt aufweist. Der Teil' 30 ist gerade so weit, daß der !Plansch 22 des Tränsistoi"-gehäuses hineinpasst. .

Γτη oberen Teil des Loches 28 sitzt ein Keramikzwischeriring 32, dessen zentrale Bohrung 34 so groß ist-, daß der untere Teil des KoIlektorbölζens 18, der einen größeren Durchmesser besitzt als dessen oberer Teil, und die Keramikhülse 20 des Transistorgehäuses hineinpassen. Der Keramikiung 32 besteht aus einem Material wie Berylliumoxid oder Bornitrid, das sich sowohl durch eine gute Wärmeleitfähigkeit als auch durch gute dielektrische Eigenschaften auszeichnet. Damit der Zwischenring 32 eine geeignete Größe besitzt, sollte die Differenz zwischen seinem Innen- und Außendurchraesser ungefähr die Hälfte der entsprechenden Abmessung des Flansches 22 betragen, dochwird die optimale Größe des Zwischenringes in der weiter unten angegebenen Weise bestimmt.

Um den Transistor in die Mikrowellenschaltung äinzuschalteil, wird zunächst das Ko axial gehäuse 16 so; in die zentrale Bohrung 34 des Zwischenringes 32 eingesetzt, daß der ICoIlektorbolzen 18 nach oben ragt und der Plansch 22 bündig und fest in den weiteren Teil 30 des Loches 28 eingepasst ist. Die Metallfolie 8 des Ausgangsteils der Schaltung wird an den Bolzen 18 angelötet, während die Metallfolie 14 des Eingangsteils an die Emitter-Metallkappe 26ange-'lötet wird. Der Plansch 22 stellt einen elektrischen Kontakt mit der Metallplatte 2 her.

Bei der Bestimmung des Durchmessers des Keramikzwischen-

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ringes müssen die Impedanz des zu verwendenden Ausgangs-Stripline-Kreises und der Durchmesser des Kollektorbolzens des in den Zwischenring einzusetzenden Transistors berücksichtigt werden. Der Teil des Kollektorbolzens 18 mit dem größeren Durchmesser und die Innenfläche des Loches 28 . bilden zusammen einen kurzen Abschnitt einer Koaxialleitung. Die Impedanz dieses Leitungsabschnitts sollte etwa gleich der Impedanz des Ausgangskreises sein. Das Verhältnis aus den Durchmessern des Keramikzwischenrings 32 und des breiteren Teiles des Bolzens 18 werden also so gewählt, daß sich die richtige Impedanz ergibt.

Mittels der beschrie*benen Anordnung kann ein Koaxialgehäuse derart in Stripline- oder Hikrostrip-Schaltungen eingesetzt werden, daß sich gute Ifärin el ei t Verhältnisse ergeben. Der Keraiaikzwischenring und die Metallplatte leiten die Wärme des Transistors schnell ab. Da zudem die Eingangs- und Ausgangsteile der Schaltung weit voneinander entfernt sein können, wird eine Wechselwirkung oder gegenseitige Beeinflussung auf ein Minimum herabgesetzt.

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Claims (3)

P A T E N T A H S P E Ü CH E

1.,/Elektronische Mikrowellenschaltung mit einer Einrichtung zum Einbau eines Gehäuses eines Koaxialbauelements in eine Metallplatte, auf deren entgegengesetzten Oberflächen Mikrov/ellen-Übertragungsleitungen montiert sind, welche aus dünnem Metallblech und mit diesem zusammeiageschichtetem dielektrischem Blattmaterial gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Metallplatte (2) Λ von der einen Oberfläche (4) zur anderen (10) ein Loch (28) führt, 'in das ein zylindrischer Zvd.sch.enring (32) eingesetzt ist, welchem aus einem keramischen Material mit guten dielektrischen Eigenschaften und guter Wärme leitfähigkeit besteht und eine zentrale Bohrung (34) besitzt, in die das Gehäuse (16) hinein passt, und daß die Überträgungsleitungen (£", 8; 12, 14) so angeordnet sind, daß sie mit ihren einen Enden an entgegengesetzte Anschlußstellen des Bauelements anschließbar sind.

2. Mikrowellenschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallplatte (2) relativ dünn ist, daß in der Bohrung (34) des Zwischenrings (32) das Gehäuse (16) eines Koaxialbauelements montiert ist, welches am entgegengesetzten Enden Anschlußstellen (18, 26) besitzt, und daß die Übertragungsleitungen elektrisch mit den Anschlußstellen gekoppelt sind.

3. Hikrowellensehaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenring (32) aus Berylliumoxid besteht.

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