DE2929612C2 - Circuit arrangement in microstrip design for circuits of high frequency technology equipped with power transistors - Google Patents
Circuit arrangement in microstrip design for circuits of high frequency technology equipped with power transistorsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung in Microstrip-Bauweise laut Oberbegriff des Hauptanspruches. The invention relates to a circuit arrangement in microstrip design according to the preamble of the main claim.
ίο Schaltungsanordnungen dieser Art sind bekannt Die Dicke der Trägerplatte ist hierbei so gewählt daß sich für die darauf ausgebildeten Microstripleitungen ein Wellenwiderstand von etwa 50 Ohm ergibt der also dem Wellenwiderstand der in Deutschland üblichen Koaxialkabel entspricht, mit dene solche Schaltungsanordnungen meist verbunden sind. Je dicker diese dielektrischen Trägerplatten gewählt werden, um so breiter können auch die auf der Vorderseite der Platte ausgebildeten Microstrip-Leiterstreifen gewählt werden, also auch die ohmschen Verluste dieser Microstrip-Leitungen verringert werden. Aus diesen elektrischen Gründen und auch aus rein mechanischen Gründen werden solche Trägerplatten meist einige Millimeter dick ausgewählt. Die elektrische Verbindung zwischen den Anschlußfahnen des Leistungstransistors, der meist in einer der Form seines Kühlflansches entsprechend ausgefrästen Ausnehmung der Trägerplatte eingesetzt ist und meist auf einem darunter angebrachten Kühlb'ock aufgeschraubt ist, und den zu dieser Ausnehmung geführten Microstrip-Leitungen auf der Vorderseite der Trägerplatte mußte bisher immer durch eine bleibende Lötverbindung hergestellt werden, da an dieser Anschlußstelle außerdem stets noch Transformations-Schaltungs-Elemente angelötet werden mußten, um den relativ niederohmigen Eingangswiderstand des Leistungstransistors, der nur etwa 1 bis 3 Ohm beträgt, an den demgegenüber relativ hochohmigen Wellenwiderstand der Microstrip-Leitungen, der wie gesagt meist etwa 50 Ohm beträgt anzupassen. Mußten bei solchen bekannten Anordnungen Leistungstransistoren ausgewechselt werden, so mußten diese Lötverbindungen gelöst werden, und nach dem Einbau des neuen Transistors mußten dann wieder erneut Abgleicharbeiten zur Wellenwiderstandsanpassung durchgeführt werden. Die Herstellung solcher bekannter Schaltungsanordnungen ist relativ kompliziert und erfordert sehr präzise Handlötarbeiten und zusätzliche elektrische Abgleicharbeiten, und ein Auswechseln eines Leistungstransistors ohne Neuabgleich der Schaltung ist bei den bekannten Anordnungen praktisch nicht möglich.ίο Circuit arrangements of this type are known The thickness of the carrier plate is chosen so that there is a Characteristic impedance of about 50 ohms results in the wave impedance of the usual in Germany Coaxial cable corresponds to which such circuit arrangements are usually connected. The thicker this one Dielectric carrier plates are chosen, the wider can also be the ones on the front side of the plate formed microstrip conductor strips are selected, including the ohmic losses of these microstrip lines be reduced. For these electrical reasons and also for purely mechanical reasons such carrier plates are usually selected a few millimeters thick. The electrical connection between the connection lugs of the power transistor, which is usually in one of the shape of its cooling flange milled recess of the carrier plate is used and usually attached to an underneath Kühlb'ock is screwed on, and the microstrip lines led to this recess on the Until now, the front of the carrier plate always had to be made by a permanent soldered connection, since on this connection point also always still has transformation circuit elements had to be soldered to the relatively low input resistance of the power transistor, which is only about 1 to 3 ohms, the relatively high impedance of the microstrip lines, which, as I said usually around 50 ohms to adjust. Power transistors had to be used in such known arrangements be replaced, these soldered connections had to be loosened, and after installing the new one Transistors then had to re-calibrate to adjust the characteristic impedance will. The manufacture of such known circuit arrangements is relatively complicated and very demanding precise manual soldering work and additional electrical adjustment work, and a replacement of a power transistor without recalibrating the circuit is part of the known arrangements practically not possible.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung in Microstrip-Bauweise für mit Leistungstransistoren bestückte Schaltungen der Höchstfrequenztechnik, insbesondere der UHF- bzw. VHF-Nachrichtentechnik, zu schaffen, die einfach herstellbar ist und bei der vor allem auch das einfache Auswechseln des Leistungstransistors ohne erneute Abgleicharbeiten möglich ist.It is therefore the object of the invention to provide a circuit arrangement in microstrip design for circuits of high frequency technology equipped with power transistors, in particular the UHF or VHF communication technology to create that is easy to manufacture And above all, the simple replacement of the power transistor without re-adjustment work is possible.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Schaltungsanordnung laut Oberbegriff des Hauptansnruches durch
dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Gemäß der Erfindung sind die Anschlußfahnen desThis object is achieved on the basis of a circuit arrangement according to the preamble of the main claim by its characterizing features. Advantageous further developments result from the subclaims.
According to the invention, the terminal lugs are
f, Leistungstransistors mit Microstrip-Leitungen verbunden, die auf einem zusätzlichen kleinen Trägerfolienstück mit wesentlich kleinerem Wellenwiderstand als auf der dickeren Trägerplatte ausgebildet sind, also mit f, power transistor connected to microstrip lines, which are formed on an additional small piece of carrier film with a significantly lower characteristic impedance than on the thicker carrier plate, that is to say with
einem Wellenwiderstand, der etwa dem Eingangswiderstand des Transistors entspricht Aus diesem Grunde sind an der Kontaktstelle zwischen den Anschlußfahnen des Leistungstransislors und diesen Microstrip-Leitungen der Trägerfolie keinerlei Anpassungsmaßnahmen nötig. Es ist daher möglich, die galvanische Verbindung zwischen diesen Anschlußfahnen und diesen Microstrip-Leitungen der Trägerfolie lösbar auszubilden und diese beiden Teile nur durch ein geeignetes Klemmteil zur Herstellung des Verbindungskontaktes aneinander anzudrücken. Nach dem Abnehmen dieses Klemmteiles kann auf diese Weise ein Transistor einfach abgenommen und gegen einen neuen ersetzt werden; die Anschlußfahnen des neu eingesetzten Transistors werden über das Klemmteil dann wieder unmittelbar an der gleichen Stelle wie die Anschlußfahnen des ausgewechselten Transistors mit den Microstrip-Leitungen auf der Leiterfolie in Kontakt gebracht, so daß ein Neuabgleich der Schaltung nicht nötig ist. Gemäß der Erfindung ist es also erstmals möglich, bei solchen Schaltungsanordnungen die Leistungstransistoren einfach auszuwechseln. Die elektrische Verbindung zwischen den Microstrip-Leitungen auf der dünnen Trägerfolie mit den Microstrip-Leitungen der dickeren Trägerplatte wird durch die erfindungsgemäße Maßnahme relativ weit weg von den Anschlußfahnen gelegt. Es ist damit möglich, die zum Übergang von der Microstrip-Leitung mit relativ geringem Wellenwiderstand auf die Microstrip-Leitung von relativ großem Wellenwiderstand der Trägerplatte erforderlichen bekannten Anpassungsmaßnahmen in einem Bereich vorzunehmen, der von der eigentlichen Transistor-Anschlußstelle entfernt liegt, wodurch die Herstellung solcher Schaltungsanordnungen sehr vereinfacht und verbilligt wird. Für eine breitbandige Wellenwiderstands-Anpassung können an dieser vom eigentlichen Transistoranschluß abgesetzten Stelle auch zusätzliche Transformatior.snetzwerke angebracht werden.a wave impedance, which is approximately the input impedance of the transistor corresponds for this reason are at the contact point between the connecting lugs of the power transistor and these microstrip lines of the carrier film no adaptation measures whatsoever necessary. It is therefore possible to make the galvanic connection between these connecting lugs and these microstrip lines to form the carrier film detachable and these two parts only by a suitable clamping part for Press to make the connection contact against each other. After removing this clamping part In this way, a transistor can simply be removed and replaced with a new one; the Terminal lugs of the newly inserted transistor are then immediately connected again via the clamping part the same place as the connection lugs of the replaced transistor with the microstrip lines brought into contact on the conductor foil, so that a new adjustment of the circuit is not necessary. According to the In accordance with the invention it is therefore possible for the first time to simply use the power transistors in such circuit arrangements to replace. The electrical connection between the microstrip lines on the thin Carrier film with the microstrip lines of the thicker carrier plate is achieved by the measure according to the invention placed relatively far away from the terminal lugs. It is thus possible to use the transition from the Microstrip line with a relatively low wave resistance on the microstrip line of relatively large Wave resistance of the carrier plate required known adaptation measures in one area make, which is removed from the actual transistor junction, whereby the manufacture such circuit arrangements is very simplified and cheaper. For broadband wave resistance adjustment can also add additional ones at this point, which is separated from the actual transistor connection Transformatior.snetzwerke are attached.
Bei bestimmten Leitungstransistoren wird der Emitteranschluß unmittelbar durch den den Transistor tragenden Kühlflansch gebildet. In diesem Fall muß der auf Masse liegende Emitteranschluß möglichst induktionsarm mit der rückseitigen Metalikaschierung der dünnen Trägerfolie elektrisch in Kontakt gebracht werden. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung hat es sich daher als zweckmäßig erwiesen, in die den Transistor aufnehmende Ausnehmung der Trägerplatte eine zusätzliche Kontaktfeder einzusetzen, die mit der Seitenfläche des Kühlflansches des Transistors guten elektrischen Kontakt macht und die außerdem unmittelbar großflächigen Kontakt mit der rückseitigen Metalikaschierung der Trägerfolie herstellt.In the case of certain line transistors, the emitter connection is directly through the transistor bearing cooling flange formed. In this case, the ground emitter connection must have as little induction as possible brought into electrical contact with the rear metal lamination of the thin carrier film will. According to a development of the invention, it has therefore proven to be useful in the Transistor receiving recess of the carrier plate to use an additional contact spring, which with the Side surface of the cooling flange of the transistor makes good electrical contact and also directly establishes extensive contact with the rear metal lamination of the carrier film.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is illustrated below with reference to schematic drawings of two exemplary embodiments explained in more detail.
F i g. 1 zeigt den Ausschnitt einer dielektrischen Trägerplatte 1, auf deren Vorderseite in Microstrip-Bauweise verschiedene Leiterstreifen 2 angebracht sind und auf deren Rückseite eine durchgehende Massekaschierung 16 angebracht ist. Auf dieser Trägerplatte 1 sind außerdem zusätzliche, nicht dargestellte Bauelemente der Schaltungsanordnung angebracht. Im Bereich eines mit den Microstrip-Leitungen 2 elektrisch zu verbindenden Leitungstransistors 3 ist auf der Trägerplatte 1 ein Stück einer relativ dünnen Trägerfolie 4 aufgebracht. Die Rückseite dieser Trägerfolie 4 aus dielektrischem Material ist mit einer durchgehenden Metalikaschierung 4' versehen, und auf der Vorderseite sind in Microstrip-Bauweise entsprechende Microstrip-Leiterstreifen 12 aufgebracht Die Dicke dieser Trägerfolie 4 ist wesentlich geringer als die Dicke der Trägerplatte 1 gewählt; die Trägerplatte 1 besitzt beispielsweise eine Dicke von 1,6 mm, die Trägerfolie nur °ine Dicke von 0,12 mm, sie ist also nur etwa 1Ao so dick wie die Trägerplatte 1. Auf der relativ dicken Trägerplatte 1 können die Microstrip-Leitungen mit üblichen Breiten und dem gewünschten relativ hohen ίο Wellenwiderstand von etwa 50 Ohm realisiert werden, während auf der wesentlich dünneren Trägerfolie 4 die Microstrip-Leitungen mit wesentlich geringerem Wellenwiderstand von beispielsweise nur 1 bis 3 Ohm ebenfalls mit üblichen Breiten für die Leiterstreifen realisiert werden können. Im Bereich der Trägerfolie 4 ist auf der Vorderseite der Trägerplatte 1 eine durchgehende Metallkaschierung 16' vorgesehen, die mit der rückseitigen Massekaschierung 16 in Verbindung steht und mit der außerdem die rückseitige Massekaschierung 4' der Trägerfolie 4 verlötet ist. Die Trägerfolie 4 und die Trägerplatte 1 besitzen zu diesem Zweck in diesem Bereich eine Vielzahl von durchgehenden Lötlöchern 5. Das Auflöten der Trägerfolie 4 kann in einem Arbeitsgang mit der Herstellung der Trägerplatte 1 und deren Bestückung mit entsprechenden Bauelementen im Lötbad erfolgen. Im Befestigungsbereich für den in F i g. 1 nach oben abgehoben gezeichneten Leistungstransistor 3 ist in der Trägerfolie 4 und in der Trägerplatte 1 eine Ausnehmung 6 vorgesehen, die in ihrem Umriß der Form des Kühlflansches 7 des Leistungstransiston» entspricht. Auf der Rückseite der Leiterplatte 1 ist ein relativ dicker Kühlblock 8 befestigt, der in seinem in der Ausnehmung 6 freiliegenden Bereich Befestigungslöcher 9 für die Schrauben 10 des Kühlflansches 7 aufweist. Im eingebauten Zustand des Transistors decken sich die seitlich abstehenden Anschiußfahnen 11 mit den auf der Vorderseite der Leiterfolie 4 ausgebildeten Anschlußleitungszügen 12, die vom Rand der Folie 4 bis unmittelbar an den Rand der Ausnehmung 6 reichen. Die Anschlußfahnen 11 liegen flach auf den Enden dieser Leitungszüge 12 auf. Sie werden durch einen über Schrauben 13 von oben auf die Leiterplatte aufgeschraubten Klemmring 14 in festem Kontakt gehalten. Vorzugsweise erfolgt das Andrücken der Anschiußfahnen auf die darunterliegenden Leiterstreifen 12 über Nippel 15, die federnd in der Stirnfläche des Ringes 14 eingesetzt sind. Am Übergang 23 von den einen geringen Wellenwiderstand aufweisenden Microstrip-Leitungen der Folie 4 auf die einen größeren Wellenwiderstand aufweisenden Microstrip-Leitungen 2 der Trägerplatte 1 können bekannte Transformationsanordnungen 23' vorgesehen sein, die entweder auf der Trägerfolie 4 oder auf dem anschließenden Bereich der Trägerplatte 1 ausgebildet sind, also auf jeden Fall in einem Berich, der relativ weit von den Klemmstellen der Transistoranschlußfahnen entfernt liegt, und die daher durch die vorgesehene Klemmbefestigung nicht gestört werden.F i g. 1 shows the detail of a dielectric carrier plate 1, on the front side of which various conductor strips 2 are attached in a microstrip design and on the rear side of which a continuous earth lamination 16 is attached. Additional components of the circuit arrangement, not shown, are also attached to this carrier plate 1. In the area of a line transistor 3 to be electrically connected to the microstrip lines 2, a piece of a relatively thin carrier film 4 is applied to the carrier plate 1. The back of this carrier film 4 made of dielectric material is provided with a continuous metal lamination 4 ', and on the front side corresponding microstrip conductor strips 12 are applied in microstrip design. The thickness of this carrier film 4 is chosen to be much smaller than the thickness of the carrier plate 1; the carrier plate 1 has, for example, a thickness of 1.6 mm, the carrier film only ° ine thickness of 0.12 mm, so it is only about 1 oo as thick as the carrier plate 1. On the relatively thick carrier plate 1, the microstrip lines can with the usual widths and the desired relatively high wave impedance of about 50 ohms, while the microstrip lines with a much lower wave impedance of, for example, only 1 to 3 ohms can also be realized with the usual widths for the conductor strips on the much thinner carrier film 4. In the area of the carrier film 4, a continuous metal lamination 16 'is provided on the front side of the carrier plate 1, which is connected to the rear earth lamination 16 and to which the rear earth lamination 4' of the carrier foil 4 is also soldered. For this purpose, the carrier film 4 and the carrier plate 1 have a large number of continuous soldering holes 5 in this area. The carrier film 4 can be soldered in one operation with the production of the carrier plate 1 and its fitting with corresponding components in the solder bath. In the fastening area for the in F i g. 1, the power transistor 3, shown lifted upward, is provided in the carrier film 4 and in the carrier plate 1 with a recess 6 which, in outline, corresponds to the shape of the cooling flange 7 of the power transistor ». A relatively thick cooling block 8 is fastened to the rear of the printed circuit board 1 and has fastening holes 9 for the screws 10 of the cooling flange 7 in its area exposed in the recess 6. In the installed state of the transistor, the laterally protruding terminal lugs 11 coincide with the connecting cable tracks 12 formed on the front side of the conductor foil 4, which extend from the edge of the foil 4 to the edge of the recess 6. The connection lugs 11 lie flat on the ends of these cable runs 12. They are held in firm contact by a clamping ring 14 screwed onto the circuit board from above by means of screws 13. The connection lugs are preferably pressed onto the conductor strips 12 underneath by means of nipples 15 which are resiliently inserted in the end face of the ring 14. At the transition 23 from the microstrip lines of the film 4, which have a low wave resistance, to the microstrip lines 2 of the carrier plate 1, which have a greater wave resistance, known transformation arrangements 23 'can be provided, which are either on the carrier film 4 or on the adjoining area of the carrier plate 1 are formed, so in any case in an area which is located relatively far from the terminal points of the transistor terminal lugs, and which are therefore not disturbed by the intended clamp fastening.
F i g. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, und zwar für einen Leistungstransistor, dessen Emitteranschluß unmittelbar elektrisch mit dem Kühlflansch 7 verbunden ist. Der Kühlflansch wird wieder wie beim Ausführungsbeispiel nach Fi g. 1 über Schrauben 10 auf die in der Ausnehmung 6 freiliegende Oberfläche des Kühlblockes 8 aufgeschraubt. Damit der elektrische Anschluß zwischen dem Emitter — metallischem Kühlflansch 7 — und der rückseitigen Massekaschie-F i g. 2 shows a further exemplary embodiment, specifically for a power transistor, the emitter connection of which is directly electrically connected to the cooling flange 7. The cooling flange is again as with Embodiment according to Fi g. 1 via screws 10 onto the surface of the exposed in the recess 6 Cooling block 8 screwed on. So that the electrical connection between the emitter - metallic Cooling flange 7 - and the rear mass laminate
rung 4' der Trägerfolie 4 möglichst induktivitätsarm hergestellt wird und nicht nur über den Kühlblock 8 erfolgt, der mit der rückseitigen Massekaschierung 16 der Trägerplatte 1 und über die zum Anlöten der Folie 4 vorgesehenen Lötbohrungen 5 auch mit der rückseitigen Metallkaschierung der Trägerfolie 4 elektrisch in Verbindung steht, sind auf den gegenüberliegenden Längsseiten der in diesem Fall rechteckigen Ausnehmung 6 zusätzliche metallische Kontaktfederleisten 17 angebracht, die nach dem Einsetzen des entsprechend rechteckigen Kühlflansches 7 mit den Seitenflächen 18 dieses Flansches guten elektrischen Kontakt machen. Die Kontaktfedern 17 sind schmale Blechstreifen, die zwischen Folie 4 und Trägerplatte 1 mit eingelötet sind und an denen senkrecht nach unten in die Ausnehmung abstehende Schränkkontakte angebracht sind. Der Kühlflansch 7 wird federnd zwischen den gegenüberliegenden Kontaktfedern 17 gehalten. Die nach beiden Seiten abstehenden Anschlußfahnen 19 des Leistungstransistors 3 werden wieder wie beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 durch ein Klemmteil auf die bis zur Ausnehmung geführten Leiterstreifen 12 auf der Vorderseite der Trägerfolie 4 angedrückt, und zwar besteht in diesem Ausführungsbeispiel das Klemmteil aus einem Blechteil 20, das zusammen mit dem Kühlflansch 7 mittels der Schrauben 10 am Kühlblock 8 angeschraubt wird. Seitlich von diesem Blechteil sind nach unten abgebogene Andrückfinger 21 vorgesehen, die an ihrem Ende jeweils Isoliermaterialschuhe 11 tragen und durch welche die über die Leiterstreifen 12 ragenden Anschlußfahnen 19 fest an die Leiterzüge 12 angedrückt werden.tion 4 'of the carrier film 4 is produced with as little inductance as possible and not just via the cooling block 8 takes place, which is carried out with the rear ground lamination 16 of the carrier plate 1 and via the for soldering the foil 4 provided soldering holes 5 also with the rear metal lamination of the carrier foil 4 electrically in Connection is on the opposite long sides of the recess, which is rectangular in this case 6 additional metallic contact spring strips 17 attached, which after the insertion of the corresponding rectangular cooling flange 7 make good electrical contact with the side surfaces 18 of this flange. The contact springs 17 are narrow sheet-metal strips that are soldered in between the film 4 and the carrier plate 1 and on which cabinet contacts protruding vertically down into the recess are attached. Of the The cooling flange 7 is resiliently held between the opposing contact springs 17. The one after both Sides protruding terminal lugs 19 of the power transistor 3 are again as in the embodiment according to FIG. 1 by a clamping part on the lead up to the recess conductor strips 12 on the The front side of the carrier film 4 is pressed on, namely the clamping part in this exemplary embodiment from a sheet metal part 20, which together with the cooling flange 7 by means of the screws 10 on the cooling block 8 is screwed on. To the side of this sheet metal part, pressure fingers 21 bent downwards are provided, each of which has insulating material shoes 11 at its end and through which the conductor strips 12 protruding terminal lugs 19 are firmly pressed against the conductor tracks 12.
Die Befestigung der Trägerfolie 4 auf der Trägerplatte 1 kann anstelle durch Löten auch durch andere bekannte Befestigungsmaßriahmen erfolgen, beispielsweise durch Klemmen.The mounting of the carrier film 4 on the carrier plate 1 can also be done by other means instead of soldering known fastening dimensions take place, for example by clamping.
Entsprechendes gilt für die Klemmverbindung zwischen den Anschlußfahnen 11 bzw. 19 und den Leiterstreifen 12. Hierfür sind beispielsweise auch einfache Schraubverbindungen geeignet, wenn die Anschlußfahnen entsprechende Löcher aufweisen.The same applies to the clamping connection between the terminal lugs 11 and 19 and the Conductor strips 12. Simple screw connections are also suitable for this purpose if the Terminal lugs have corresponding holes.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |