DE2634812A1

DE2634812A1 - Hf-abschlusswiderstand in streifenleitungstechnik

Info

Publication number: DE2634812A1
Application number: DE19762634812
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl Ing Dr Lang; Georg Dipl Ing Dr Spinner
Original assignee: Spinner GmbH
Current assignee: Spinner GmbH
Priority date: 1976-08-03
Filing date: 1976-08-03
Publication date: 1978-02-09
Also published as: FR2360969A1; US4267531A; FR2360969B1; GB1590848A; DE2634812C2

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. Curt Wallach

Dipl.-Ing. Günther Koch

₃ Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach

• Dipl.-Ing.

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 2402 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 3- AUgUSt 1976

Unser Zeichen: 15 597 - Yi/Kl

Spinner GmbH
Erzgießereistr. 33, 8000 München 2

HF-Abschlußwlderstand in Streifenleitungstechnik:

Es sind Abschlußwiderstände für den wellenwiderstandsrlohtigen Abschluß von homogenen Streifenleitungen für Höchstfrequenztechnik bekannt, die meist aus einer keilförmigen, ebenen Widerstandsschicht bestehen. Solche Widerstände erzielen nur dann brauchbare Reflexionsfaktoren, wenn ihre Länge mindestens das 3fache der halben Betriebswellenlänge beträgt. Eine solche Anordnung ist z.B. in der DT-OS 19 45 839 beschrieben. Die DT-OS 22 60 058 beschreibt eine Anordnung mit halbkreisförmiger Widerstandsschicht. All diesen Widerständen ist gemeinsam, daß die Erzielung niedriger Reflexionsfaktoren bei gleichzeitig hoher Belastbarkeit schwierig 1st.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde die verlustbehaftete Schicht und das Trägermaterial so zu gestalten, daß sowohl eine niedrige Reflexion in einem sehr breiten Frequenzbereich, als auch sehr hohe Belastbarkeit

- 2 709886/0116 _mm>i.. imst-ctsd

nachträgileh geändert

und einfache Herstellung gewährleistet wird.

Es ist bekannt, daß Reflexionsfreiheit erreicht wird, wenn an jeder Stelle χ der Widerstandsschicht der Wellenwiderstand Z_L (x) gleich dem verbleibenden Längswiderstand % (x) der Schicht gemacht wird.

Erfindungsgemäß wird der Abschlußwiderstand für Streifenleitertechnik, der im Frequenzbereich von f = 0 bis f = fχ verwendbar sein soll, so ausgebildet, daß die Widerstandsschicht von einer Randlinie begrenzt ist, die einen exponentiellen Verlauf mit ortsabhängigen Exponenten aufweist.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nachstehend werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

S
-Akb. 1 eine Draufsicht eines Abschlußwiderstandes nach

der Erfindung in allgemeiner Form.

einen Abschlußwiderstand mit einer exponentiell sich verbreiternden und dann mit konstanter Breite weitergeführten Widerstandsschicht im Schnitt nach der Linie H-II gemäß-Awk J.

eine Draufsicht des in Aefe. 2 dargestellten Abschlußwiderstands mit abgenommenen oberen Dielektrikum.

einen Schnitt einer weiteren Ausfuhrungsform eines Abschlußwiders,tandes geschnitten nach der Linie IV-IV gemäß Atü. 5.

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I r

geändert

Draufsicht des Abschlußwiderstandes gemäß 4 bei abgenommenem oberen Dielektrikum.

Der einfachste Abschlußwiderstand gemäß der Erfindung ist in den 2 und 3 dargestellt.

•Afefe. 2 stellt einen Querschnitt dar, wobei die Stärke D (x) des Dielektrikums 2 und 3 konstant bleibt. Auf einem dielektrischen Träger 2 befindet sich die Widerstandsschicht 1, sowie die Zuleitung 5 und die leitende Verbindung 4 zur Abschirmung 6, die ebenfalls fest auf einer Seite des Dielektrikums aufgebracht wird.

Eine zweite dielektrische Platte 2* die mit einer Abschirmung und einer Kontaktierung 4 sowie einer Ausnehmung 7 zur Kompensation versehen ist, vervollständigt den Abschlußwiderstand. Die Ausfräsung 7 dient zur Kompensation einer kapazitiven Komponente, die durch die Verbindung des Abschlußwiderstandes mit einer erforderlichen Anschlußleitung (z.B. Koaxleitung) entsteht.

• J> zeigt eine Draufsicht auf die Widerstandsschioht, wobei die Deckplatte 3 entfernt ist. Bis zur Stelle χ =* χι ist an jeder Stelle χ die Bedingung Z_L (x) - Rr(x) erfüllt.

Von χ » xi bis χ « 1 hat die Widerstandsschicht eine konstante Breite b(xi). Diese Maßnahme bedingt keine wesentliche Verschlechterung des Reflexionsfaktors, wenn Z_L(o

Ein eventuell erforderlicher Endabgleich des Abschlußwiderstandes kann dadurch bewerkstelligt werden, daß im Bereich von χ » xi bis χ « 1 Längsrillen in die Widerstandsschicht geschliffen werden.

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-X-AV

Da ein Großteil der gesamten e· bei solchen Widerständen bereits nahe an der Übergangsstelle von der Zuleitung auf die Widerstandsschicht in Wärme umgesetzt wird, wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Form der Widerstandsschicht so gewählt, daß sie einen wärmetechnisch günstigeren Breitenverlauf hat. Dies ist durch geeignete Wahl des Dickenverlaufs des Dielektrikums möglich. Aus rein fertigungstechnischen Gründen ist es aber wünschenswert, daß D^_x) eine lineare Abhängigkeit von χ besitzt.

Einen Querschnitt durch solch einen Abschlußwiderstand zeigt &L·. 4.

Das Dielektrikum ist keilförmig ausgeführt. Die Dicke ^D(x) gehorcht folgender Beziehung:

Unter dieser Voraussetzung erhält man für die Widerstandsschicht eine Form wie sie in Abb. 5 gezeigt ist. Bei dieser Form gilt die Bedingung Zl(x)=R_r(x) uneingeschränkt, was sehr günstige Reflexionswerte bis zu höchsten Frequenzen ermöglicht.

Durch den engen Kontakt der Widerstandsschicht mit den dielektrischeniJeckplatten können sehr hohe Wärmeübergangs zahlen verwirklicht werden. Bringt man die metallische Abschirmung K wiederum in festen Kontakt mit einem Kühlsystem irgendeiner Art und verwendet man als Dielektrikum ein gut wärmeleitendes Keramikmaterial (z.B. BeO), so ist es möglich, mit den beschriebenen Abschlußwiderständen sehr hohe Leistungen zu verarbeiten, ohne daß die maximal zulässige Temperatur an irgendeiner Stelle der Widerstandsschicht überschritten wird.

ORIGINAL ir4SPECTED

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Als Kühlsysteme kommen in Frage:

a) direkt aufgebrachte Konvektionskühler

b) direkt aufgebrachte Wärmeaustauscher, die mit Gas oder Flüssigkeiten gekühlt werden.

c) offene Siedekühlsysteme

d) geschlossene Siedekühlsysteme (heat pipe)

Der Anschluß des Abschlußwiderstandes an eine Anschlußleitung kann entweder durch Löten oder Klemmen über die Zuleitung 5 erfolgen.

Patentansprüche: - 6 -

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42: Leerseife

Claims

-X-

Patentansprüche :

Iy Über einen weiten Frequenzbereich (f=0 bis f = fx) wirksamer HF-Leistungsabschlußwiderstand in Streifenleitertechnik, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht so ausgebildet ist, daß die Randlinie der Schicht einen exponentiellen Verlauf mit ortsabhängigem Exponenten aufweist.

2. Abschlußwiderstand nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Bedingung Zj₁ - Rr bis zu einem Wert Z_L = R_R ^f erfüllt ist, und der Widerstand R_R als verlustbehaftete Leitung konstanter Breite aufgebracht wird, wobei das Dielektrikum eine konstante Stärke aufweist.

3. Abschlußwiderstand nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch Abgleich von R$ der gesamte Abschlußwiderstand abgeglichen werden kann.

4. Abschlußwiderstand nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschlußwiderstand durch Längsrillen abgeglichen werden kann.

5. Abschlußwiderstand nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Form der Rillen angenähert dem Verlauf der elektrischen Feldlinien entspricht.

6. Abschlußwiderstand nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgleich mit Hilfe eines Lasers erfolgt.

7. Abschlußwiderstand nach den Ansprüchen 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß der Abgleich mit Hilfe

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-X-

eines Sandstrahlgebläses oder eines ähnlichen abrasiven DruckstrahlVerfahrens erfolgt.

8· Abschlußwiderstand nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgleich durch einen Elektronenstrahl erfolgt.

9· Abschlußwiderstand nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht aus Cr-Ni besteht.

10. Abschlußwiderstand nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Zusammensetzung der Widerstandslegierung so gewählt wird, daß der Temperaturkoeffizient des Widerstandes im Zusammenwirken mit dem Temperaturkoeffizienten des Dielektrikums eine Kompensation des Reflexionsfaktors bewirkt.

11. Abschlußwiderstand nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet« daß die Widerstandsschicht aus Zr B₂ (Zirkonborid) besteht.

12. Abschlußwiderstand nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Widerstandsschicht in Quer- und/oder in Längsrichtung des Stromflusses kontinuierlich oder in Stufen verändert ist.

13· Abschlußwiderstand nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke bzw. Schichtung der Widerstandsschicht in unterschiedlichen Flächenanordnungen erfolgt.

14. Abschlußwiderstand naoh den Ansprüchen 12 und 13* dadurch gekennzeichnet, daß für die Schichtung und Flächenanordnung der Widerstandsschicht verschiedene Widerstandsmater lallen Verwendung finden.

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'β -

15· Abschlußvriderstand nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht in Dickfilmtechnik, z.B. durch Siebdruck aufgebracht wird.

16. Abschlußwiderstand nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht in Dünnfilmtechnik, z.B. durch Zerstäubung oder Verdampfung, aufgebracht wird.

17* Abschlußwiderstand nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Aufbringung der Widerstandssohicht Schablonen verwendet werden.

18. Abschlußwiderstand nach den Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Widerstandsschicht durch nachträgliches Ätzen herausgearbeitet wird.

19· Abschlußwiderstand nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Ätzen durch Ionenbombardement erfolgt.

20. Abschlußwiderstand nach den Ansprüchen 1 bis 19» dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Dielektrikums vornehmlich in Energieausbreitungsrichtung der Widerstandsschicht nicht konstant 1st.

21. Absohlußwiderstand nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum keilförmig mit ebenen Begrenzungsflächen ausgebildet 1st..

22. Abschlußwiderstand nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum stu-

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fenförmig auch in nicht kontinuierlichen Abstufungen ausgebildet ist.

2J>. Abschlußwiderstand, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit und niedriger Dielektrizitätskonstante, vornehmlich aus einem keramischen Material besteht.

24. Abschlußwiderstand nach Anspruch 2J, dadurch gekennzeichnet, daß als Dielektrikum Beryllium-Oxyd Verwendung findet

25. Abschlußwiderstand mit vorzugsweise nicht kontinuierlichem Dielektrikum, bei dem Abschnitte mit Gasfüllung vorgesehen sind.

26. Abschlußwiderstände mit einem Dielektrikum, nach den Ansprüchen 23 und 24-, dadurch gekennzeichnet,

daß Abschnitte mit einem Dielektrikum mit unterschiedlicher Dielektrizitätskonstante ausgefüllt sind.

27. Abschlußwiderstände, bei denen das abgestufte oder variierende Dielektrikum aus mehreren Platten zusammengesetzt ist.

28. Abschlußwiderstand, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenleiter des Widerstandssysteme in Dickfilmtechnik, z.B. auf das Dielektrikum, außen aufgebracht wird.

29« Abschlußwiderstand, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenleiter in Dünnfilmtechnik, z.B. durch Zerstäuben oder Aufdampfen, auf das Dielektrikum aufgebracht wird.

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30. Abschlußwiderstand, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Hälften des Abschlußwiderstandes mit einem hitzebeständigen Kleber verbunden werden.

31. Abschlußwiderstand nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Verkleben ein gehäuseunabhängiger Abschlußwiderstand entsteht.

32. Abschlußwiderstand, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einbau in ein Gehäuse durch ein leicht verformbares, gut wärmeleitendes Material mechanische Spannungen vom Gehäuse auf den Abschlußwiderstand nicht übertragen werden können.

33. Abschlußwiderstand, dadurch gekennzeichnet, daß Anschlußleitung und Verbindung zur Abschirmung des Widerstandsbelags galvanisch aufgebracht werden.

34. Abschlußwiderstand, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierung durch Aufstäuben oder Aufdampfen oder durch Siebdruck erzeugt wird.

35. Abschlußwiderstand, daduroh gekennzeichnet, daß die Kontaktierung der Leitschicht durch Ionenimplantation erfolgt.

36· Abschlußwiderstand, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierung des Koaxinnenleiters an der Widerstandsschicht durch federnde Kontaktteile erfolgt.

37. Abschlußwiderstand, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung von der kontaktierten Widerstandsschicht zur Koaxialleitung durch ein Metallteil erfolgt, das auf die Widerstandsschicht gelötet wird und das durch einen Federkontakt der Koaxialleitung weiter kontaktiert wird.

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38. Abschlußwiderstand für Streifenleitungen, dadurch gekennzeichnet, daS nur eine Isolierstoffplatte verwendet wird, auf die die Widerstandsschicht aufgebracht wird und daß diese Platte zwischen zwei Gehäuseteile eingespannt wird, die einen Luftraum in der Umgebung des Widerstandes frei geben.

39· Abschlußwiderstand, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetransport quer zur Energierichtung nach aussen erfolgt.

4o. Abschlußwiderstand, dadurch gekennzeichnet, daß das dielektrische Trägermaterial auch quer zur Widerstandssicht konisch ausgeführt ist.

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