EP0089483A1 - Microwave switch - Google Patents

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EP0089483A1
EP0089483A1 EP83101365A EP83101365A EP0089483A1 EP 0089483 A1 EP0089483 A1 EP 0089483A1 EP 83101365 A EP83101365 A EP 83101365A EP 83101365 A EP83101365 A EP 83101365A EP 0089483 A1 EP0089483 A1 EP 0089483A1
Authority
EP
European Patent Office
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input
switch
output
plate
semiconductor switch
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Ceased
Application number
EP83101365A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Dipl.-Ing. Schiller
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Bosch Telecom GmbH
Original Assignee
ANT Nachrichtentechnik GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/10—Auxiliary devices for switching or interrupting
    • H01P1/15—Auxiliary devices for switching or interrupting by semiconductor devices

Definitions

  • SPST switches single pole single throw
  • SPDT switch single pole double throw
  • the switches mentioned contain PIN diodes, but because of their structure they have a reflection loss that is too small and a transmission loss that is too high. Namely, they contain a chip (substrate) which is connected via gold lines, the spacing of which from other conductors is subject to specimen scattering, so that there are joints of the wave resistance coating.
  • supply lines for the control current of semi-titanium switches for freedom from electrical interference are ensured by the fact that supply conductor tracks are provided on the plate in an easily reproducible manner and are designed as blocking filters for the high-frequency energy.
  • the plate 1 will therefore preferably be surrounded by a metallic frame or housing 9, for example made of aluminum, of which a partial section can be seen in FIG.
  • the metallization 2 of the plate 1 on the back is not directly on the frame 9, but there is a spring plate 10 interposed, which fulfills several functions: It serves for electrical contact between the back of the plate 1 and the frame 9, but also for heat transfer from the plate to the frame and finally allows expansion compensation between the Ceramic-made plate 1 and, for example, aluminum frame 9.
  • the clamping of the plate 1 in a frame 9 also enables contacting of the microwave connections at the gates E1, E2, A and the direct current control connections A1, A1 ', A2 by pressing the inner conductor ends of plugs with a pressure piece onto the conductor tracks ending there.
  • the plate 1 can be easily replaced without soldering microwave connections.
  • the DC control connections are preferably soldered on, but can also be contacted with a pressure piece.
  • the use of a plate 1 made of ceramic with conductor tracks, which form microstrip lines, on the one hand enables very good and reproducible electrical values, and on the other hand the best possible heat dissipation from the semiconductor switches via their substrate, the plate and the many contact points of the spring plate 10 on the frame 9 possible.
  • the switch shown can thus absorb the high-frequency power of both transmitters in the event of a failure of the DC control, without being destroyed.

Landscapes

  • Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)

Abstract

The object is to improve a microwave switch with PIN diodes with respect to reflection and transmission range attenuation. In order to facilitate unambiguous conductor paths for this purpose, a ceramic plate (1) is provided with input conductor paths (L1, L1') and a common output conductor path (LA), between which are arranged PIN diodes V1, V1', which can alternately switch through one of the inputs to the output, thus serving in common as a changeover switch. In each case one flat side of the substrate of the diodes, which is metallised and thus serves at the same time as a terminal, is directly bonded or soldered, in an electrical and heat conducting manner, onto the output conductor path (LA). In this manner, a reproducible current supply is ensured and the heat can flow without hindrance via the plate (1) to a heat sink (Figure 1). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalter für Hochfrequenzenergie nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Zwei solcher Schalter, die zu einem Umschalter vereinigt sein können, sind beispielsweise anwendber zum Zusammenschalten zweier Richtfunksender in HeiEreserve auf eine gemeinsame Antenne, wobei im Störungsfall von einem Sender auf den anderen umgeschaltet werden kann. Das Durchschalten des einen oder anderen Senders zur Antenne soll dabei mit möglichst geringer Dämpfung erfolgen, und die Hochfrequenzenergie des jeweils anderen Senders soll in einem Absorber solange in Wärme umgesetzt werden, bis im Störungsfall auf den ersten Sender umgeschaltet wird.The invention relates to a switch for high-frequency energy according to the preamble of claim 1. Two such switches, which can be combined to form a changeover switch, are, for example, applicable to the interconnection of two directional radio transmitters in HeiEreserve on a common antenna, whereby in the event of a fault, the transmitter switches to the other can be. The switching of one or the other transmitter to the antenna should take place with as little attenuation as possible, and the high-frequency energy of the other transmitter should be converted into heat in an absorber until it is switched to the first transmitter in the event of a fault.

Es ist üblich, für solche Zwecke zwei sogenannte SPST-Schalter (single pole single throw) mit einem Zirkulator zur Leistungszusammenfassung zu verwenden. Statt dessen kann auch ein SPDT-Schalter (single pole double throw), also ein Umschalter verwendet werden. Die genannten Schalter enthalten PIN-Dioden, weisen aber aufgrund ihres Aufbaues eine zu kleine Reflexionsdämpfung und eine zu hohe Durchlaßdämpfung auf. Sie enthalten nämlich einen Chip (Substrat) der über Goldleitungen angeschlossen ist, deren Abstandsverlauf von anderen Leitern Exemplarstreuungen unterliegt, so daß es zu Stoßstellen des Wellenwiderstandsbelages kommt. Bei Verwendung von zwei SPST-Schaltern kommt nachteilig noch hinzu, daß ein teurer Zirkulator erforderlich ist.For such purposes, it is common to use two so-called SPST switches (single pole single throw) with a circulator for summarizing the power. Instead of this, an SPDT switch (single pole double throw) can also be used. The switches mentioned contain PIN diodes, but because of their structure they have a reflection loss that is too small and a transmission loss that is too high. Namely, they contain a chip (substrate) which is connected via gold lines, the spacing of which from other conductors is subject to specimen scattering, so that there are joints of the wave resistance coating. When using two SPST switches there is the disadvantage that an expensive circulator is required.

Wenn stattdessen ein koaxiales Relais verwendet wird, ergeben sich um Größenordnungen zu große Schaltzeiten und der Nachteil einer zu geringen Lebensdauer.If a coaxial relay is used instead, switching times that are orders of magnitude too long result and the disadvantage of a short service life.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen schnell schaltbaren Schalter für Hochfrequenzenergie zu schaffen, bei dem die elektrische Anpassung in reproduzierbarer Weise verbessert ist.It is therefore an object of the invention to provide a switchable switch for radio frequency energy, in which the electrical adaptation is reproducibly improved.

Diese Aufgabe wird gelöst durch den Schalter mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Vorteilhafte weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Für die Lösung der Aufgabe ist die Verwendung von Leiterbahnen in Gestalt von Mikrostrip-Leitungen auf einer Platte entscheidend, weil dadurch die elektrische Anpassung reproduzierbar verbesserbar ist. Dieser Verbesserung dient auch die Schaffung einer planaren Montagemöglichkeit für Halbleiterschalter ( bevorzugt PIN-Dioden), deren Chips mit einer kontaktierten Flachseite leitend auf eine Leiterbahn aufgeklebt oder aufgelötet werden, statt Dioden wie bisher in Löchern zu montieren.This object is achieved by the switch with the features of claim 1. Advantageous further developments are specified in the subclaims. The use of conductor tracks in the form of microstrip lines on a plate is decisive for the solution of the task, because the electrical adaptation can thereby be reproducibly improved. This improvement also serves to create a planar mounting option for semiconductor switches (preferably PIN diodes), the chips of which are glued or soldered conductively onto a conductor track with a contacted flat side instead of mounting diodes in holes as previously.

Durch die planare Montage wird auch das Problem der Wärmeabfuhr gelöst, ohne daß durch Kühlkörper eine Beeinträchtigung elektrischer Werte erfolgt. Die Wärmeabfuhr erfolgt nämlich über die Platte, insbesondere Keramikplatte, auf welcher sich die Leiterbahnen befinden. Von der Platte gelangt die Wärme zu einer Wärmesenke, die weit genug von den Leiterbahnen und Halbleitersahaltern entfernt ist, um diese elektrisch nicht zu stören.The problem of heat dissipation is also solved by the planar mounting, without the heat sink affecting electrical values. The heat is dissipated via the plate, in particular ceramic plate, on which the conductor tracks are located. From the plate the heat reaches a heat sink that is far enough away from the conductor tracks and semiconductor sample holders in order not to disturb them electrically.

Schließlich ist auch bei den Zuführungsleitungen für den Steuerstrom von Halbltiterschaltern für elektrische Störungsfreiheit dadurch gesorgt daß auf der Platte Zuführungsleiterbahnen in leicht reproduzierbarer Weise vorgesehen sind, die als Sperrfilter für die Hochfrequenzenergie ausgebildet sind.Finally, the supply lines for the control current of semi-titanium switches for freedom from electrical interference are ensured by the fact that supply conductor tracks are provided on the plate in an easily reproducible manner and are designed as blocking filters for the high-frequency energy.

Wenn der Schalter Halbleiterschalter enthält, die als Kurzschluß öder Leerlauf schaltbar sind, kann auch für den Halbleiteranschluß, der nicht auf einer Leiterbahn aufliegt, dadurch für elektrisch eindeutige Verhältnisse gesorgt werden, daß er auf möglichst kurzem Weg zu einer Durchkontaktierung oder Rundumkontaktierung der Platte geführt ist, die rückseitig Leiterbahnen aufweist, welche Ein- und Ausgang gemeinsam sind, beispielsweise indem die Platte rückseitig gänzlich metallisiert ist.When the switch includes a semiconductor switch, the boring than short idle are switchable, can also for the semiconductor terminal, which does not lie on a conductor track, are thereby provided for electrically unique circumstances that he ktierung the shortest possible route to a via or Rundumkont a of the plate is guided, which has conductor tracks on the back, which input and output are common, for example in that the plate is completely metallized on the back.

Beim Betrieb des Schalters kann bei Ausfall der Gleichstromsteuerung für Halbleiterschalter der Fall eintreten, daß diese thermisch hoch belastet werden. Durch die direkte Montage der Substrate auf die aus Keramik bestehende Platte läßt sich die Wärme gut abführen zu einer Wärmesenke, die vorzugsweise als metallischer Rahmen oder Gehäuse für die Platte ausgeführt ist; zwischen dem Rahmen und der Plattenrückseite ist ein Kontaktfederblech zur elektrischen und Wärme-Kontaktierung vorgesehen. Es dient gleichzeitig dazu, die Platte in den Rahmen einspannen zu können, ohne sie zu zerbrechen.

  • Figur 1 zeigt von einem Ausführungsbeispiel eines Schalters, der zu einem Umschalter erweitert ist, eine Platte mit Leiterbahnen.
  • Figur 2 stellt einen Teilschnitt dar und
  • Figur 3 einen vergrösserten Ausschnitt von Figur 1
  • Figur 4 ist ein Teilschnitt durch die Platte nach Figur 1, jedoch ergänzt durch Federbelch und Wärmesenke.
During operation of the switch, if the DC control for semiconductor switches fails, the case may arise that these are subjected to high thermal loads. By directly mounting the substrates on the ceramic plate, the heat can be dissipated well to a heat sink, which is preferably designed as a metallic frame or housing for the plate; a contact spring plate for electrical and thermal contacting is provided between the frame and the back of the plate. At the same time, it serves to clamp the plate into the frame without breaking it.
  • Figure 1 shows an embodiment of a switch that is expanded to a changeover switch, a plate with conductor tracks.
  • Figure 2 shows a partial section and
  • FIG. 3 shows an enlarged detail from FIG. 1
  • Figure 4 is a partial section through the plate of Figure 1, but supplemented by a spring plate and heat sink.

Eine Platte 1 aus Al2O3 - Keramik ist auf der in den Figuren 1 und 3 sichtbaren Rückseite metallisiert, vorzugsweise vergoldet . Diese Metallisierung dient als gemeinsame Leiterbahn 2 (Figuren 2 und 4) für ein Eingangstor E1 und ein Ausgangstor A . Das Eingangstor E1 ist bevorzugt an einen von zwei Sendern und das Ausgangstor A an eine Antenne angeschlossen, über welche die Abstrahlung von Hochfrequenzenergie des einen oder anderen Senders erfolgt. Für den zweiten Sender ist ein Eingangstor E2 vorgesehen.A plate 1 made of Al 2 O 3 ceramic is metallized, preferably gold-plated, on the rear side visible in FIGS. 1 and 3. This metallization serves as a common conductor track 2 (FIGS. 2 and 4) for an entrance gate E1 and an exit gate A. The input port E 1 is preferably connected to one of two transmitters and the output port A is connected to an antenna via which the radio frequency energy of one or the other transmitter is emitted. An entrance gate E2 is provided for the second transmitter.

Zum Einschalten oder Trennen einer Verbindung zwischen dem Eingangstor E1 und dem Ausgangstor A ist ein Schalter vorgesehen, dem folgende Bestandteile zuzurechnen sind: Eine Eingangsleiterbahn L1 , eine Ausgangsleiterbahn LA und ein Halbleiterschalter V1 (vergleiche auch die Einzelheit III der Figur 1, wie sie in Figur 3 dargestellt ist). Zur Steuerung des Halbleiterschalters V1, einer PIN-Diode, sind Zuführungsleiterbahnen Z1, Z2 für den Steuerstrom auf der Platte 1 vorgesehen.A switch is provided for switching on or disconnecting a connection between the input gate E1 and the output gate A, to which the following components are to be assigned: an input conductor path L1, an output conductor path LA and a semiconductor switch V1 (also compare detail III of FIG. 1, as shown in FIG 3 is shown). To control the semiconductor switch V1, a PIN diode, supply conductor tracks Z1, Z2 for the control current are provided on the plate 1.

Zum Einschalten und Trennen des Übertragungsweges von dem Eingangstor E2 zum Ausgangstor A ist ein weiterer Halbleiterschalter V1' vorhanden, der gegensinnig wie der Halbleiterschalter V1 steuerbar ist durch Zuführungsleiterbahnen Z2 und Z1: Die Zuführungsleiterbahnen enden an Gleichstromsteueranschlüssen A1, A1' bzw. an einer Durchkontaktierung 3, wo der Steuerstrom von der Zuführungsleiterbahn Z2 auf die Plattenrückseite geführt und von dort über eine Durchkontaktierung 4 wieder auf die Oberseite zu einem Gleichstromsteuerauschluß A2 gelangt.To switch on and disconnect the transmission path from the input gate E2 to the output gate A, there is a further semiconductor switch V1 ', which can be controlled in the opposite direction to the semiconductor switch V1 by supply conductor tracks Z2 and Z1: the supply conductor tracks end at DC control connections A1, A1' or at a via 3 , where the control current is fed from the supply conductor track Z2 to the rear of the plate and from there via a via 4 to the top again to a DC control exclusion A2.

An die Gleichstromsteueranschlüsse können Drähte, zum Beispiel 5, angelötet sein, oder es wird eine später noch zu beschreibende Kontaktierung gewählt. Damit die Eingangstore E1, E2 trotz der Gleichstromzufuhr über die Zuführungsleiterbahnen Z1, Z1' gleichspannungsfrei bleiben, sind im..Zuge der Eingangsleiterbahnen L1, L1' Blockkondensatoren C1 bzw.C1' vorgesehen. Deren störende Parallelkapazitäten sind durch geeignete Stichleitungen 6, 6' kompensiert.Wires, for example 5, can be soldered to the direct current control connections, or a contacting to be described later is selected. So that the input gates E1, E2 remain DC-free despite the direct current supply via the supply conductor tracks Z1, Z1 ', block capacitors C1 and C1' are provided in the train of the input conductor tracks L1, L1 '. Their disruptive parallel capacities are compensated for by suitable stub lines 6, 6 '.

Um das Abfließen von Hochfrequenzenergie über die Zuführungsleiterbahnen Z1, Z1' bzw. Z2 zu verhindern, sind die ersteren als Bandsperren aus Viertelwellenlängen-Leitungen und die letztere.als kurzgeschlossene Viertelwellenlängen- Leitung ausgeführt. Im Zuge der Zuführungsleiterbahn Z1 ist noch eine Brücke 7 zu erwähnen, deren Gestalt aus dem Teilschnitt II - II in Figur 2 hervorgehtIn order to prevent high-frequency energy from flowing off via the supply conductor tracks Z1, Z1 'and Z2, the former are designed as band-stopper devices made of quarter-wave lines and the latter as short-circuited quarter-wave lines. In the course of the supply conductor track Z 1 , a bridge 7 should also be mentioned, the shape of which can be seen in the partial section II - II in FIG. 2

Je nachdem welcher der beiden Halbleiterschalter V1, V1' (Dioden) durch gegensinnige Steuerung mit Hilfe von Gleichspannungen an den Gleichstromsteueranschlüssen A1, A1; A2 leitend gesteuert wird, entsteht eine Verbindung zwischen dem Eingangstor E1 und dem Ausgangstor A oder zwischen dem Eingangstor E2 und dem Ausgangstor A.Depending on which of the two semiconductor switches V1, V1 '(diodes) by controlling them in opposite directions with the aid of direct voltages at the direct current control connections A1, A1; A2 is controlled to be conductive, a connection is established between the input gate E1 and the output gate A or between the input gate E2 and the output gate A.

Zur Erreichung verbesserter elektrischer Werte hat es sich als zweckmäßig erwiesen, zusätzliche Halbleiterschalter V2, V2' vorzusehen, und zwar zwischen einer Eingangsleiterbahn L1 bzw. L1' einerseits und der gemeinsamen Leiterbahn 2, die in der Nähe der Einzelheit III als Randumkontaktierung um den Plattenrand herum auf die Vorderseite der Platte geführt und dort als L bezeichnet ist. Wird nun einer der Halbleiterschalter V2, V2' gleichsinnig mit dem diagonal gegenüberliegenden V1' bzw. V1 durchgeschaltet, so wirkt er (V2, V2') als Kurzschluß, welcher die vom jeweiligen Eingangstor E1 bzw. E2 kommende Hochfrequenzenergie zu reflektieren hat, während die jeweils von anderen Eingangstor kommende Hochfrequenzenergie über den ebenfalls durchgeschalteten Halbleiterschalter V1' bzw. V1 zur Ausgangsleiterbahn LA gelangt.To achieve improved electrical values, it has proven to be expedient to provide additional semiconductor switches V2, V2 ', namely between an input conductor path L1 or L1' on the one hand and the common conductor path 2, which in the vicinity of detail III as edge contact around the plate edge led to the front of the plate and there is designated as L. If one of the semiconductor switches V2, V2 'is now switched through in the same direction as the diagonally opposite V1' or V1, it acts (V2, V2 ') as a short circuit, which the high-frequency energy coming from the respective input gate E1 or E2 has to reflect, while the high-frequency energy coming from the other input gate has to pass through the likewise switched through semiconductor switches V1 'or V1 to the output conductor LA.

Zur weiteren Verbesserung der elektrischen Werte sind im Zuge der Eingangsleiterbahnen L1 bzw. L1' weitere (dritte) Halbleiterschalter V3 bzw. V3' vorgesehen, und zwar vom jeweiligen Eingangstor E1 bzw. E2 aus gesehen jeweils ein Viertel der mittleren Betriebswellenlänge vor den Halbleiterschaltern V1, V2 bzw. V1' , V2' . Durch diese ebenfalls als Kurzschluß schaltbaren Halbleiterschalter V3, V3', von welchen jeweils ein Anschluß zu einer Durchkontaktierung 8 bzw. 8' geführt ist, wird bei ihrer wechselseitig durchgeführten Durchschaltung die Hochfrequenzenergie vom betroffenen Eingangstor E1 bzw. E2 zum größten Teil schon eine viertel Wellenlänge vor der Einzelheit III reflektiert. Das Viertelwellenlängen-Leitungsstück zwischen V3 bzw. V3' einerseits und V2 bzw. V2'und ist bei durchgeschaltetem Halbleiterschalter V3 bzw. V3' durch den Halbleiterschalter V2 bzw. V2' kurzgeschlossen und wirkt daher an dem Ort des Halbleiterschalters V3 bzw. V3'als sehr guter Kurzschluß,so daß in diese Viertelwellenlängen-Leiterbahnen kaum noch Hochfrequenzenergie hineinläuft und durch die Halbleiterschalter V2 bzw. V2' zu vernichten ist.To further improve the electrical values, further (third) semiconductor switches V3 and V3 'are provided in the course of the input conductor paths L1 and L1', from the respective input gates E1 and E2, respectively a quarter of the mean operating wavelength in front of the semiconductor switches V1, V2 or V1 ', V2'. These semiconductor switches V3, V3 ', which can also be switched as a short circuit, from each of which a connection is made to a plated-through hole 8 or 8', mean that the high-frequency energy from the input gate E1 or E2 concerned is for the most part already a quarter wavelength when it is switched through alternately reflected in detail III. The quarter-wavelength line section between V3 or V3 'on the one hand and V2 or V2' and is short-circuited by the semiconductor switch V2 or V2 'when the semiconductor switch V3 or V3' is switched on and therefore acts at the location of the semiconductor switch V3 or V3'als very good short circuit, so that hardly any high-frequency energy runs into these quarter-wave conductor tracks and can be destroyed by the semiconductor switches V2 or V2 '.

Die Halbleiterschalter sind so gepolt, daß durch die Zuführungsleiterbahnen Z1 bzw. Z1' die Halbleiterschalter V2, V3 bzw. V2", V3' jeweils gleichsinnig geschaltet oder gesperrt werden, während gleichzeitig mit Hilfe der gleichen Zuführungsleiterbahnen Z1, Z1' die Halbleiterschalter V1, V1' gegensinnig im Verhältnis zu den anderen an der zugehörigen Eingangsleiterbahn L1 bzw. L1' liegenden Halbleiterschaltern gesperrt bzw. durchgeschaltet werden.The semiconductor switches are polarized so that the semiconductor switches V2, V3 or V2 ", V3 'are switched or blocked in the same direction by the supply conductor tracks Z1 or Z1', while at the same time the semiconductor switches V1, V1. Using the same supply conductor tracks Z1, Z1 ' 'are blocked or switched through in opposite directions in relation to the other semiconductor switches located on the associated input conductor path L1 or L1'.

Dies ist unter anderem dadurch erreicht worden, daß beispielsweise die Halbleiterschalter V2, V1 vom Eingangstor E1 aus gesehen gegensinnig und vom Ausgangstor A aus gesehen gleichsinnig gepolt sind. Betrachtet man die Halbleiterschalter V3 und V2, so sind diese vom Eingangstor E1 aus gesehen gleich und vom Ausgangstor A aus gesehen ebenfalls gleich gepolt. Auf diese Weise genügen insgesamt drei Zuführungsleiterbahnen, nämlich jeweils eine an einer Eingangsleiterbahn und eine an der Ausgangsleiterbahn anknüpfend.This has been achieved, inter alia, in that, for example, the semiconductor switches V2, V1 are polarized in opposite directions from the input gate E1 and in the same direction from the output gate A. If one looks at the semiconductor switches V3 and V2, they are the same from the input gate E1 and the same polarity from the output gate A. In this way, a total of three supply conductor tracks are sufficient, namely one each connecting to an input conductor track and one connecting to the output conductor track.

Da bei Ausfall der Steuergleichströme entweder die Halbleiterschalter V2, V3 oder V2", V3'die gesamte Hochfrequenzenergie eines der beiden Sender absorbieren müssen, sind besondere Maßnahmen zur Wärmeabfuhr erforderlich. Es wurden daher die auf Substraten befindlichen Halbleiterschalter ohne Gehäuse benutzt. Eine Flachseite der Substrate weist jeweils eine Metallisierung auf, die zugleich einer der beiden Anschlüsse des Halbleiterschalters ist. Mit dieser Flachseite sind die Halbleiterschalter jeweils auf die Eingangs- bzw. Ausgangsleiterbahnen gelötet, geklebt oder gebondet. Damit liegt auch eine eindeutige Stromführung vor, die unabhängig ist von den Zufälligkeiten einer Drahtführung. Der jeweils,andere Halbleiteranschluß ist auf kürzestem Wege zu einer anderen Leiterbahn, Durchkontaktierung oder Umkontaktierung geführt.Since either the semiconductor switches V2, V3 or V2 ", V3 'must absorb the entire high-frequency energy of one of the two transmitters in the event of a failure of the control direct currents, special measures for heat dissipation are required. Therefore, the semiconductor switches located on substrates without a housing were used. One flat side of the substrates each has a metallization, which is also one of the two connections of the semiconductor switch. With this flat side, the semiconductor switches are soldered, glued or bonded to the input and output conductor tracks. This also results in a clear current conduction that is independent of the coincidences The respective other semiconductor connection is led in the shortest possible way to another conductor track, through-plating or reconnection.

Nachdem die Wärme von einem Halbleiterschalter von dessen Substrat zunächst auf eine der Leiterbahnen und von dort in die bevorzugt aus Aluminiumoxyd-Keramik bestehende Platte 1 gelangt ist, sollte eine weitere Ableitung in eine Wärmesenke vorgesehen sein. Die Platte 1 wird daher bevorzugt von einem metallischen Rahmen oder Gehäuse 9, beispielsweise aus Aluminium, umgeben sein, von dem in Figur 4 ein Teilschnitt zu sehen ist. Die Metallisierung 2 der Platte 1 auf deren Rückseite liegt nicht unmittelbar auf dem Rahmen 9 auf, sondern es ist ein Federblech 10 zwischengelegt, das mehrere Funktionen erfüllt: Es dient zur elektrischen Kontaktierung zwischen der Rückseite der Platte 1 und dem Rahmen 9, aber auch zur Wärmeübertragung von der Platte zum Rahmen und schließlich erlaubt es einen Dehnungsausgleich zwischen der aus Keramik hergestellten Platte 1 und dem beispielsweise aus Aluminium bestehenden Rahmen 9. Um diesen Dehnungsausgleich zu ermöglichen, ist eine Schraube 11 auf Anschlag in den Rahmen 9 gedreht bei untergelegter Scheibe 12, welche die Platte 1, durch das Federblech 10 abgefedert, gegen den Rahmen 9 drückt unter Vermeidung zu hoher mechanischer Spannungen, die zum Bruch der Platte 1 führen könnten.After the heat from a semiconductor switch has first reached its substrate from one of the conductor tracks and from there into the plate 1, which is preferably made of aluminum oxide ceramic, a further dissipation into a heat sink should be provided. The plate 1 will therefore preferably be surrounded by a metallic frame or housing 9, for example made of aluminum, of which a partial section can be seen in FIG. The metallization 2 of the plate 1 on the back is not directly on the frame 9, but there is a spring plate 10 interposed, which fulfills several functions: It serves for electrical contact between the back of the plate 1 and the frame 9, but also for heat transfer from the plate to the frame and finally allows expansion compensation between the Ceramic-made plate 1 and, for example, aluminum frame 9. In order to make this expansion compensation possible, a screw 11 is rotated into the frame 9 as far as it will go with the washer 12 placed underneath, which plate 1 is cushioned by the spring plate 10 against the frame 9 presses while avoiding excessive mechanical stresses that could lead to the breakage of the plate 1.

Auf diese Weise ist die WärmeAbfuhr von allen Halbeiterschaltern gesichert, auch von den Halbleiterschaltern V1, V1; die ebenfalls thermisch gefährdet sind, wenn einmal die Gleichstromsteuerung ausfallen sollte.In this way, the heat dissipation from all semiconductor switches is ensured, also from the semiconductor switches V1, V1; which are also thermally endangered if the DC control should fail.

Die Einspannung der Platte 1 in einen Rahmen 9 ermöglicht auch eine Kontaktierung der Mikrowellenanschlüsse an den Toren E1, E2, A sowie der Gleichstromsteueranschlüsse A1, A1' , A2 dadurch, daß Innenleiterenden von Steckern mit einem Druckstück auf die dort endenden Leiterbahnen gedrückt werden. Dadurch kann die Platte 1 ohne Löten von Mikrowellenverbindungen leicht ausgetauscht werden. Die Gleichstromsteueranschlüsse werden vorzugsweise angelötet, können jedoch auch mit Druckstück kontaktiert werden.The clamping of the plate 1 in a frame 9 also enables contacting of the microwave connections at the gates E1, E2, A and the direct current control connections A1, A1 ', A2 by pressing the inner conductor ends of plugs with a pressure piece onto the conductor tracks ending there. As a result, the plate 1 can be easily replaced without soldering microwave connections. The DC control connections are preferably soldered on, but can also be contacted with a pressure piece.

Die Verwendung einer Platte 1 aus Keramik mit Leiterbahnen, welche Mikrostripleitungen bilden, zum einen ermöglichen sehr gute und reproduzierbare elektrische Werte, zum anderen ist eine bestmögliche Wärmeabführung von den Halbleiterschaltern über deren Substrat, die Platte und die vielen Kontaktstellen des Federbleches 10 auf den Rahmen 9 möglich. Der gezeigte Umschalter kann dadurch bei Ausfall der Gleichstromansteuerung die Hochfrequenzleistungen beider.Sender absorbieren, ohne zerstört zu werden.The use of a plate 1 made of ceramic with conductor tracks, which form microstrip lines, on the one hand enables very good and reproducible electrical values, and on the other hand the best possible heat dissipation from the semiconductor switches via their substrate, the plate and the many contact points of the spring plate 10 on the frame 9 possible. The switch shown can thus absorb the high-frequency power of both transmitters in the event of a failure of the DC control, without being destroyed.

Claims (13)

1. Schalter für Hochfrequenzenergie, mit einem Eingangs-(E1) und einem Ausgangstor (A), danan angeschlossener Eingangs- (L1) bzw. Ausgangsleiterbahn (LA) auf einer Seite einer elektrisch nichtleitenden Platte (1) und einem zwischen diesen Leiterbahnen (L1, LA) angeordneten Halbleiterschalter (V1), zu welchem ein Substrat gehört, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat mit einer zugleich einen elektrischen Anschluß des Halbleiterschalters (V1) bildenden Seite flach sowie gut Wärme und elektrisch leitend auf der Eingangs- oder der Ausgangsleiterbahn (LA) oder an einem von deren Rändern auf der Platte (1) angeordnet ist, daß das Substrat über die Platte (1) wärmeleitend mit einer Wärmesenke (9) verbunden ist und daß auf der Platte (1) Zuführungsleiterbahnen (Z1, Z2) für den Steuerstrom des Halbleiterschalters (V1) vorgesehen sind, die als Sperrfilter für die Hochfrequenzenergie ausgebildet sind. 1. Switch for high-frequency energy, with an input (E1) and an output gate (A), then connected input (L1) or output conductor (LA) on one side of an electrically non-conductive plate (1) and one between these conductor tracks (L1 , LA) arranged semiconductor switch (V1), to which a substrate belongs, characterized in that that the substrate with a side that also forms an electrical connection of the semiconductor switch (V1) is arranged flat and is well heat and electrically conductive on the input or output conductor track (LA) or at one of its edges on the plate (1), that the substrate via the plate (1) is thermally connected to a heat sink (9) and that on the plate (1) supply conductor tracks (Z1, Z2) for the control current of the semiconductor switch (V1) are provided, which act as blocking filters for the high frequency energy are trained. 2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Anschluß (13) des Halbleiterschalters (V1) den Zwischenraum zwischen der Eingangs- (L1) und der Ausgangsleiterbahn (LA) überbrückt.2. Switch according to claim 1, characterized in that the other terminal (13) of the semiconductor switch (V1) bridges the gap between the input (L1) and the output conductor (LA). 3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückseite der Platte (1) parallel zu der auf der Vorderseite angeordneten Eingangs- (L1) und Ausgangsleiterbahn (LA) eine gemeinsame Leiterbahn (2) aufweisst.3. Switch according to claim 1 or 2, characterized in that the back of the plate (1) parallel to the arranged on the front input (L1) and output conductor (LA) has a common conductor track (2). 4. Schalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (1) über ein zwischenliegendes Federblech (10) mit der Wärmesenke (9) wärmeleitend verbunden ist.4. Switch according to one of the preceding claims, characterized in that the plate (1) via an intermediate spring plate (10) with the heat sink (9) is thermally connected. 5. Schalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Federblech (10) zugleich eine elektrische Verbindung zu einer gemeinsamen Leiterbahn (2) von Eingangs- (E1) und Ausgangstor (A) herstellt.5. Switch according to one of the preceding claims, characterized in that the spring plate (10) simultaneously creates an electrical connection to a common conductor track (2) of the input (E1) and output gate (A). 6. Schalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf derjenigen Eingangs- (L1), Ausgangs- oder gemeinsamen Leiterbahn, auf welcher sich das Substrat des erstgenannten Halbleiterschalters (V1) nicht befindet, das Substrat eines zweiten Halbleiterschalters (V2) angeordnet ist, der als Kurzschluß oder Leerlauf schaltbar ist, wobei von der Eingangsleiterbahn (L1) aus gesehen die beiden Halbleiterschalter (V1, V2) unterschiedlich und von der Ausgangsleiterbahn (LA) aus gesehen gleich gepolt, jedoch gegensinnig steuerbar sind.6. Switch according to one of the preceding claims, characterized in that the substrate of a second semiconductor switch (V2) is arranged on that input (L1), output or common conductor track on which the substrate of the first-mentioned semiconductor switch (V1) is not located which can be switched as a short circuit or open circuit, the two semiconductor switches (V1, V2) being different from the input conductor track (L1) and having the same polarity from the output conductor track (LA), but being controllable in opposite directions. 7. Schalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Halbleiterschalter (V2) mit seinem nicht mit einer Eingangs- (L1) oder Ausgangsleiterbahn verbundenen Anschluß elektrisch mit einem Leiter (2) verbunden ist, welcher dem Eingangs- (E1) und dem Ausgangstor (A) gemeinsam ist.7. Switch according to claim 6, characterized in that the second semiconductor switch (V2) with its not an input (L1) or output conductor connection is electrically connected to a conductor (2) which is common to the input (E1) and the output gate (A). 8. Schalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Eingangsleiterbahn (L1) ungefähr ein Viertel.der mittleren Betriebswellenlänge vor dem erstgenannten Halbleiterschalter (V1) das Substrat eines dritten Halbleiterschalters (V3) vorgesehen ist, der als Kurzschluß oder Leerlauf für die vom Eingangstor (E1) kommende Hochfrequenzleistung schaltbar ist und gegensinnig zum erstgenannten Halbleiter (V1) steuerbar ist.8. Switch according to one of the preceding claims, characterized in that the substrate of a third semiconductor switch (V3) is provided on the input conductor (L1) about a quarter of the mean operating wavelength before the first-mentioned semiconductor switch (V1), which as a short circuit or open circuit for the high-frequency power coming from the entrance gate (E1) can be switched and can be controlled in the opposite direction to the first-mentioned semiconductor (V1). 9. Schalter nach Anspruch 8,, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Halbleiterschalter (V3) vom Eingangstor (E1) aus gesehen gegensinnig zum erstgenannten Halbleiterschalter (V1) gepolt ist.9. Switch according to claim 8 ,, characterized in that the third semiconductor switch (V3) from the input gate (E1) seen in opposite directions to the first-mentioned semiconductor switch (V1) is polarized. 10. Schalter nach einem der Ansprüche 6, 7 bzw. 8, 9, jeweils in Verbindung mit Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht mit dem Substrat auf einer Eingangs- (L1) oder Ausgangsleiterbahn (A) aufliegende Anschluß des zweiten (V2) bzw. dritten (V3) Halbleiterschalters über eine Randumkontaktierung (L) oder Flattenduchkontaktierung (8) elektrisch mit der gemeinsamen Leiterbahn (2) verbunden ist.10. Switch according to one of claims 6, 7 or 8, 9, in each case in conjunction with claim 3, characterized in that the connection of the second (V2) not resting on the substrate on an input (L1) or output conductor track (A) ) or third (V3) semiconductor switch is electrically connected to the common interconnect (2) via an edge contact (L) or flat end contact (8). 11. Schalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Substrat als Halbleiterschalter eine Diode aufweist.11. Switch according to one of the preceding claims, characterized in that at least one substrate has a diode as a semiconductor switch. 12. Schalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Zuführungsleiterbahn (Z1; Z2; Z1') für den Steuerstrom eines Halbleiterschalters (V3, V2; V1; V3; V2;V1')mit der Eingangs- (L1) oder Ausgangsleiterbahn (LA) verbunden ist.12. Switch according to one of the preceding claims, characterized in that at least one supply conductor track (Z1; Z2; Z1 ') for the control current of a semiconductor switch (V3, V2; V1; V3; V2; V1') with the input (L1) or output conductor track (LA) is connected. 13. Schalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß entweder einem Eingangstor (E1) oder einem Ausgangstor (A) jeweils ein weiteres (E2) mit zugehöriger Leiterbahn (L1') und Halbleiterschaltern (V1', V2', V3') zugeordnet ist in der gleichen Weise, wie in vorangehenden Ansprüchen angegeben, wobei jedoch diese Halbleiterschalter (V1', V2', V3') gegenüber den in den vorangehenden Ansprüchen genannten (V1, V2, V3) gegensinnig steuerbar sind.13. Switch according to one of the preceding claims, characterized in that either an input gate (E1) or an output gate (A) each have a further (E2) with associated conductor track (L1 ') and semiconductor switches (V1', V2 ', V3') is assigned in the same way as specified in the preceding claims, but these semiconductor switches (V1 ', V2', V3 ') can be controlled in opposite directions to those mentioned in the preceding claims (V1, V2, V3).
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