DE69200559T2

DE69200559T2 - Hochfrequenzsender-Empfänger unter Anwendung von mehrschichtigen gedruckten Schaltungen.

Info

Publication number: DE69200559T2
Application number: DE69200559T
Authority: DE
Inventors: Francois Perret; Dominique Podvin; Jean-Pierre Susset
Original assignee: Thomson TRT Defense
Current assignee: Thomson TRT Defense
Priority date: 1991-03-12
Filing date: 1992-03-06
Publication date: 1995-03-02
Anticipated expiration: 2012-03-07
Also published as: JP3110543B2; FR2674078A1; CA2062546C; EP0504020B1; US5423080A; DE69200559D1; CA2062546A1; EP0504020A1; JPH05160758A; FR2674078B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Höchstfrequenz-Sender- Empfänger und insbesondere solche, die die Technik der gedruckten Schaltungen für ihre Sende-/Empfangs- und Höchstfrequenzfiltereinheit sowie für ihre Modulations-/Demodulationseinheit verwenden. Die Herstellung dieser beiden Einheiten muß der Tatsache Rechnung tragen, daß der Sende- Empfang und die Filterung bei einer Frequenz von einigen Gigahertz stattfinden, während die Arbeitsfrequenz des Modulators-Demodulators beträchtlich niedriger ist: in der Größenordnung von 100 kHz.
In Anbetracht ihrer Arbeitsfrequenz muß die Sende-/Empfangs- und Filtereinheit vollständig abgeschirmt sein und der Sende-Empfang muß nicht nur elektromagnetisch von der Filterung isoliert sein, sondern die Schaltungen, die den verschiedenen Funktionen bezüglich des Sende-Empfangs entsprechen, müssen strikt gegeneinander isoliert sein. Solche Sender-Empfänger sind beispeilsweise aus dem Dokument EP-A-0 394 053 bekannt.
Es sind Sender-Empfänger bekannt, die bei Höchstfrequenzen arbeiten und bei denen bezüglich des Sende-Empfangs jede Funktion auf einer individuellen gedruckten Schaltung realisiert ist. Die verschiedenen gedruckten Schaltungen sind in die Zellen eines Metallblocks eingesetzt, der aus einem Stück geschnitten oder durch Formgebung und dann durch Bearbeitung erhalten ist; einer oder mehrere Deckel sind zum Verschließen der Zellen auf den Block geschraubt. Das Höchstfrequenzfilter des Resonatortyps ist in ein Gehäuse eingeschlossen, das aus zwei Halbschalen hergestellt ist, die auf dem Metallblock befestigt sind, der die Sende-Empfangseinheit enthält. Die Modulations-/Demodulationseinheit ist auf einer gedruckten Schaltung angebracht, die ihr eigen ist. Die internen Verbindungen in der Sende-/Empfangs- und Filtereinheit sind durch Löcher vorgesehen, die in die Wände gebohrt sind. Die Verbindungen zwischen der Sende-/Empfangs- und Filtereinheit und dein Rest des Senders, darunter der Modulations-/Demodulationseinheit sind durch die Verwendung von Entkopplungsschaltungen vorgesehen (by-pass in der angelsächsischen Literatur).
Aus dem Dokument US-A-4 739 453 ist die Konstruktion von Höchstfrequenzschaltungen bekannt, die eine mehrschichtige gedruckte Schaltung aufweisen, die durch metallisierte Löcher verbundene Metallhalbschalen aufweist.
Diese bekannten Ausführungen von Höchstfrequenz-Sender-Empfängern weisen bestimmte Nachteile auf: der Zusammenbau und das Auseinandernehmen dauern aufgrund der Zahl der zus ammenzusetzenden Teile lang, und es besteht die starke Gefahr von höchstfrequenten Leckströmen; darüberhinaus sind die Verbindungen zwischen den verschiedenen gedruckten Schaltungen schwierig durchzuführen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden oder wenigstens zu verringern.
Dies wird dadurch erreicht, daß eine einzige gedruckte Schaltung sowohl für die Sende-/Empfangs- und Filtereinheit als auch für die Modulations-/Demodulationseinheit verwendet wird; darüberhinaus können alle Verbindungen, die diese beiden Einheiten angehen, in der gedruckten Schaltung realisiert sein, wenigstens bis auf einen Verbinder mit mehreren Kontakten, der mit der gedruckten Schaltung fest verbunden ist, wenn die Verbindung auch eine andere Einheit als die beiden oben genannten angeht.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Höchstfrequenz-Sender-Empfänger, wie er in Anspruch 1 definiert ist.
Die vorliegende Erfindung ist leichter mit Hilfe der folgenden Beschreibung und den darauf bezogenen Figuren zu verstehen, und weitere Charakteristika ergeben sich daraus; in der Zeichnung zeigen:
- Fig. 1 und 2 Schnittansichten von Teilen von Sender- Empfängern nach der Erfindung,
- Fig. 3 eine Perspektivansicht von Elementen, die zur Ausführung eines Sender-Empfängers nach der Erfindung gehören.
In den Figuren sind die entsprechenden Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Fig. 1 zeigt eine mehrschichtige gedruckte Schaltung 1, auf der verschiedene Bauteile sowie auf ihrer Oberseite ein dickes leitendes Metallgitter 2 angebracht sind, das durch einen Metalldeckel 3 geschlossen ist, der einem elektromagnetischen Dichtungsring 23 zugeordnet ist. An der Unterseite der Schaltung 1 ist eine Metallhalbschale 4 angebracht.
Fig. 3 zeigt in Perspektiv- und Vorderansicht, wie eine mehrschichtige gedruckte Schaltung 1, ein dickes leitendes Gitter 2 sowie ein leitender Deckel 3 realisiert sind, die für einen Sender-Empfänger nach der Erfindung bestimmt sind, der im übrigen weder in Fig. 1 noch in Fig. 2 dargestellt ist, womit es möglich wird, mehrere Ausführungen zu sehen und ihre gemeinsamen Charakteristika zu beurteilen; dies sind die folgenden:
- eine gedruckte Schaltung 1, deren obere Schicht, die Trägerschicht genannt sei, ein unregelmäßiges Raster 10 aus breiten Leiterbahnen mit leitenden Verbindungen wie 11 im Inneren der Fächer aufweist, die durch dieses Raster abgegrenzt sind; es sei bemerkt, daß zur Vereinfachung der Zeichnung die metallisierten Löcher wie die Löcher 20 und 40 von Fig. 1 und Fig. 2 nicht in Fig. 3 dargestellt wurden, wo sie als ein Punktmuster erscheinen würden, das im wesentlichen in der Mitte der Leiterbahnen des Rasters 10 positioniert ist,
- ein leitendes Gitter 2, das in der Dicke die Zeichnung des Rasters 10 wiedergibt und zur Verlötung auf diesem Raster bestimmt ist;
- einen Deckel 3 mit den Außenabmessungen des Gitters, auf das er mit Hilfe einer nicht dargestellten Einheit aus Schrauben gesetzt wird, die den Deckel durchqueren, um in Gewindelöcher einzudringen, die in das Gitter gebohrt sind. Die Anordnung weist ferner auf herkömmliche Weise eine elastische elektromagnetische Dichtung auf, die nicht dargestellt ist, aber ebenfalls die Zeichnung des Rasters 10 wiedergibt und zur Anbringung zwischen dem Gitter und dem Deckel bestimmt ist; eine solche Dichtung ist in Fig. 1 und 2 dargestellt, wo sie die Bezugsziffer 23 trägt, und wo zur besseren Unterscheidung des Deckels 3 von der Dichtung 23 und dem Gitter 2 diese beiden Elemente leicht voneinander entfernt wurden, während sie nach der Montage mittels Schrauben perfekt miteinander verbunden sind.
Ein Teil des Gitters 2 nach Fig. 1 bildet eine Halbschale 24, und die beiden Halbschalen 3 und 24 sind so angeordnet, daß sie eine Schale bilden. Das Innere dieser Schale umschließt ein Höchstfrequenzfilter, von dem in Fig. 1 nur eine Blindleitung 44 (stub in der angelsächsischen Literatur) erscheint. Die Ränder der beiden Halbschalen sind durch metallisierte Löcher wie 40 verbunden, die regelmäßig in etwa 5 mm voneinander angeordnet sind. In Anbetracht einer Arbeitsfrequenz von 4,3 GHz für das von der Schale umschlossene Filter liegen diese metallisierten Löcher demnach in einem Abstand voneinander, der kleiner als ein Zwanzigstel der Arbeitswellenlänge ist, in dem Substrat der gedruckten Schaltung 1; diese Löcher bilden demnach einen Schirm gegen die höchstfrequenten Wellen, die im Inneren der Schale von dem Filter erzeugt werden.
Weitere metallisierte Löcher wie 20, die ebenfalls um etwa 5 mm voneinander entfernt sind, stellen die Verbindung zwischen den anderen Teilen des Gitters, die auf der gedruckten Schaltung 1 liegen, und einer leitenden Platte 5 her. Die Platte 5 bildet eine interne Teilschicht der gedruckten Schaltung 1; außer im Inneren der Schale, wo sie nicht vorgesehen ist, sitzt sie senkrecht zu dem Gitter 2. So bestimmen das Gitter 2, der Deckel 3, die metallisierten Löcher wie 20 und die Platte 5 Räume, die ebenso wie das Innere der Schale 24-4 auf der elektromagnetischen Ebene geschützt sind; in diesen geschützten Räumen sind die elektronischen Schaltungen angebracht, die den verschiedenen Funktionen des eigentlichen Sende-Empfangsteils des betrachteten Sender-Empfängers entsprechen.
Die elektromagnetischen Schutzanordnungen, die damit den Sende-Empfangsteil und die Höchstfrequenzfilterung umschließen, bilden damit für das Außenmedium einen Schirm gegen die Höchstfrequenzstörungen, die von den Schaltungen im Inneren der Räume erzeugt werden, die sie abgrenzen. Dies macht es möglich, den Modulations-/Demodulationsteil des Sender-Empfängers an der Unterseite der mehrschichtigen gedruckten Schaltung dort anzubringen, wo diese Seite nicht von der Halbschale 4 überdeckt ist.
Fig 1 zeigt eine bestimmte Zahl von auf der gedruckten Schaltung angebrachten Bauteilen: das oberflächenmontierte Bauteil 51 und das spezialmontierte Bauteil 52 in dem Höchstfrequenzteil, das oberflächenmontierte Bauteil 61 und das herkömmliche Bauteil 62 in dem Sende-Empfangsteil. Die Verbindungen zwischen dem Höchstfrequenzteil und dem Modulations-/Demodulationsteil sind durch metallisierte Löcher wie 60 oder metallisierte Löcher gewährleistet, die Entkopplungsschaltungen (by-pass in der angelsächsischen Literatur) wie der Schaltung 53 zugeordnet sind.
Die Verbindungen mit dem Rest des Sender-Empfängers sind durch einen normalen mehrpoligen Verbinder 7 gewährleistet, der auf die gedruckte Schaltung gelötet ist.
Zur Vereinfachung des Zusammenfügens des Gitters und der gedruckten Schaltung 1 weist das Gitter Stifte wie 41 auf, die in bestimmte metallische Löcher (z.B. 40) des Rasters 10 eingesetzt werden.
Im übrigen ist zu bemerken, daß diejenigen Schichten der gedruckten Schaltung 1, die an der Seite des Höchstfrequenzteils liegen, aus einem Schichtstoff aus Polytetrafluorethylen hergestellt wurden, da dieses Material gute Leistungen im Höchstfrequenzbereich bringt, während die anderen Schichten aufgrund des günstigen Preises dieses Massenschichtstoffs aus Epoxidharzschichtstoff hergestellt wurden.
Fig. 2 entspricht einer Ausführungsvariante des Sender-Empfängers von Fig. 1, bei der nur der Filterteil verschieden ist. Die Halbschale 4 wurde weggelassen und durch eine leitende Schicht in der gedruckten Schaltung ersetzt, wobei diese Schicht im übrigen nur die Schicht 5 von Fig. 1 ist aber erweitert ist, so daß sie senkrecht zu dem Höchstfrequenzfilter gelangt; bei dieser Variante ist die obere Halbschale 24 durch den Deckel 3 geschlossen, wahrend die Halbschale bei der Ausführung von Fig. 1 aus einem einzigen Block war, wobei der Deckel 3 demnach keinerlei elektromagnetische Schutzrolle gegenüber dem Höchstfrequenzfilter innehat. Darüberhinaus ist zu bemerken, daß bei der Ausführung nach Fig. 2 die Blindleitung 44 dünner als bei der Ausführung nach Fig. 1 ist, da sie nicht die gesamte Dicke der Schaltung einnehmen kann; deshalb ist das Volumen des Hohlraums, das bereits durch das Weglassen der unteren Halbschale reduziert wurde, zur Bewahrung der gleichen Arbeitsfrequenz durch einen Vorsprung 34 des Deckels 3 noch weiter reduziert, wobei dieser Vorsprung dicker als der zu der gedruckten Schaltung 1 parallele Boden der Halbschale 24 nach Fig. 1 ist.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Beispiele beschränkt; so kann das Metallgitter aus mehreren Gittern bestehen, die beispielsweise durch Verlötung zusammengefügt sind.
Ebenso erlaubt die Technik der gedruckten Schaltung mit ihren metallisierten Löchern das sandwichartige Einfügen einer thermischen Ableitung: es kann nämlich eine Metallplatte im Inneren der Übereinanderstapelung der Schichten der gedruckten Schaltung angeordnet sein, und diese Platte kann durch die Platte 5 gebildet sein, vorausgesetzt, daß ihr für den gewünschten Effekt der Kalorienevakuation eine ausreichende Dicke verliehen wird.

Claims

1. Höchstfrequenz-Sender-Empfänger mit einer ersten Einheit, die die Modulation/Demodulation betrifft, und einer zweiten Einheit mit ersten Höchstfrequenzschaltungen, die die Sende-/ Empfangsfunktionen betreffen, sowie einer zweiten Höchstfrequenzschaltung, die die Höchstfrequenzfilterfunktion betrifft, wobei der Sender-Empfänger ferner aufweist:

- eine mehrschichtige gedruckte Schaltung (1) mit einer ersten Seite, auf der die erste Einheit angebracht ist, mit einer inneren Schicht (5), die wenigstens teilweise durch eine leitende Platte gebildet ist, mit einer zweiten Seite, die Leiterbahnen (10), die ein unregelmäßiges Leiterraster bilden, das Fächer abgrenzt, und leitende Verbindungen (11) im Inneren der Fächer aufweist, sowie mit metallisierten Löchern (20, 40), die in den Bahnen ein Punktmuster bilden und voneinander in Abständen liegen, die merklich kleiner als die Arbeitswellenlängen des Sender-Empfängers sind;

- ein dickes leitendes Gitter (2) mit Wänden, die auf den Bahnen ruhen und sie vollständig überdecken;

- sowie einen leitenden Deckel (3), der das Gitter (2) überdeckt; wobei die Höchstfrequenzschaltungen (44, 51, 52) in den Fächern mit eineindeutiger Beziehung zwischen den Fächern und den Funktionen angeordnet sind, und wobei die Bahnen (10), das Gitter (2), die metallisierten Löcher (20, 40) und wenigstens für die Sende-/Empfangsfunktionen die Platte (5) und der Deckel (3) Umhüllungen bilden, die elektromagnetische Schutzräume bestimmen und die Höchstfrequenzschaltungen umschließen.

2. Sender-Empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Platte (5) in der Ausdehnung auf den Teil der gedruckten Schaltung begrenzt ist, auf dem die Höchstfrequenzschaltungen (51, 52) liegen, und daß die die zweite Höchstfrequenzschaltung umschließende Umhüllung zwei Halbschalen (4, 24) aufweist, von denen die erste (24) wenigstens teilweise einen Teil des Gitters (2) bildet und die zweite (4) bezüglich der ersten an der anderen Seite der gedruckten Schaltung (1) angeordnet ist.

3. Sender-Empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die leitende Platte (5) wenigstens in dem gesamten Teil der gedruckten Schaltung erstreckt, auf dem die zweite Einheit angebracht ist, und daß die die zweite Höchstfrequenzschaltung umschließende Umhüllung einerseits eine Halbschale (24, 3), die wenigstens teilweise einen Teil des Gitters (2) bildet, und andererseits den Teil der Platte (5) umfaßt, über dem sich die Halbschale (24, 3) befindet.

4. Sender-Empfänger nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Höchstfrequenzschaltung Blindleitungen (44) aufweist, die in der Dicke der gedruckten Schaltung gebildet sind.

5. Sender-Empfänger nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß er einen mehrpoligen Verbinder (7) aufweist, der an der gedruckten Schaltung (1) befestigt ist, um die Verbindungen zwischen der ersten und der zweiten Einheit und dem Rest des Sender-Empfängers zu gewährleisten.