EP0247542B1

EP0247542B1 - Integrierter Mikrowellenschaltkreis

Info

Publication number: EP0247542B1
Application number: EP87107507A
Authority: EP
Inventors: Friedrich Dr.-Ing. Lange
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1986-05-27
Filing date: 1987-05-22
Publication date: 1992-08-26
Anticipated expiration: 2007-05-22
Also published as: ES2033729T3; ATE79983T1; DE3781326D1; EP0247542A1

Description

Die Erfindung betrifft einen integrierten Mikrowellenschaltkreis entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, der aus der Druckschrift US-A-3 768 050 bekannt ist
Aus der DE-PS 22 53 176 ist ein Y-Verzweigungszirkulator für die Verwendung in integrierten Mikrowellen-Schaltkreisen bekannt, bei dem auf einer Seite des Substrats ein durchgehender metallischer Belag und auf der anderen Seite ein Zirkulator mit vom Verzweigungspunkt wegführenden Streifenleitungen angeordnet ist. An die Streifenleitungen sind leerlaufende Stichleitungen angeschaltet, die Feineinstellung der Eingangsimpedanz des Zirkulators erfolgt durch Längenabtragung der Stichleitungen.
In der Fig. 1 ist eine integrierte Mikrowellenschaltung nach dem Stande der Technik dargestellt, bei der auf einem Substrat 1 ein Bauteil 2 mit angeschlossenen Streifenleitungen 3 und 4 angeordnet ist. Auf der Rückseite des Substrats ist ein metallischer Belag 5 aufgebracht, der mit Bezugspotential verbunden ist. Zwischen den beiden Anschlüssen des Bauteils 2 ist eine Störkapazität 6 wirksam, die in einem Wertebereich C_min...C_max streuen kann. Die integrierte Mikrowellenschaltung ist nun für die Betriebsfrequenz so abzugleichen, daß die Störkapazität unwirksam wird. Dies kann durch eine zur Störkapazität parallel geschaltete Induktivität geschehen, deren Größe aber wegen der Schwankungen der Störkapazität nicht genau bekannt ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht also darin, ein Abgleichelement der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das bei der Betriebsfrequenz eine Parallelinduktivität ergibt, die möglichst geringe zusätzliche Kapazitäten erzeugt und leicht abgleichbar ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Abgleichelement der eingangs erwähnten Art gelöst, das die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.
Zweckmäßige Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Abgleichelements sind in den Patentansprüchen 2 bis 6 näher beschrieben.
Die Erfindung soll im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert werden.
In der Zeichnung zeigt

Fig. 1: einen integrierten Mikrowellenschaltkreis nach dem Stande der Technik,
Fig. 2a: ein erfindungsgemäßes Abgleichelement,
Fig. 2b: eine Ersatzschaltung zur Fig. 2,
Fig. 3: eine Weiterbildung des Abgleichelements nach Fig. 2a,
Fig. 4a, b: modifizierte Stichleitungen und
Fig. 5: ein Abgleichelement mit den modifizierten Stichleitungen nach Fig. 4.

Die Fig. 1 ist bei der Darstellung des Standes der Technik bereits erläutert worden, so daß an dieser Stelle nicht weiter darauf eingegangen wird.
Die Fig. 2 a enthält wiederum das Bauelement 2 mit den Streifenleitungen 3 und 4 als Zuleitungen sowie der angedeuteten Störkapazität 6.
Zusätzlich sind die Stichleitungen 12 und 14 vorgesehen, die als gekoppelte Streifenleitungen ausgebildet sind und von denen jeweils der eine Streifen mit der Zuleitung 3 und der andere Streifen mit der Zuleitung 4 für das Bauelement 2 verbunden sind. Die Stichleitung 12 ist durch einen Leitungskurzschluß 13 so abgeschlossen, daß die dadurch erzeugte Induktivität L₁ die minimale Störkapazität C_min bei der Betriebsfrequenz f0 also bei der Mittenfrequenz der Betriebsbandbreite, kompensiert, daß also
Die zweite Stichleitung 14 wird durch eine Streifenleitung 15 so abgeschlossen, daß die somit erzeugte Induktivität L₂ zunächst "unendlich" groß ist und die erzeugten Induktivitäten L_3,1 und L_3,2 die Kapazitäten C_1,1 und C_1,2 der ersten Streifenleitung 12 gegen Masse kompensieren, daß also
In veränderlichen Abstand vom Bauelement 2 ist auf der Streifenleitung 14 zusätzlich ein Bonddraht 16 angeordnet, durch den die Induktivität L₂ soweit verringert wird, daß die entstehende Induktivität L_K

die Störkapazität bei der Betriebsfrequenz kompensiert. Es muß also

sein.
Durch den Abstand des Bonddrahtes 16 zum Substrat ist dessen kapazitiver Einfluß vergleichsweise sehr gering, so daß die Kompensation gegen Masse durch diesen Bonddraht praktisch nicht beeinflußt wird.
In der Fig. 2b ist das Ersatzschaltbild der Anordnung nach Fig. 2a dargestellt. Die durch die beschaltete Stichleitung 14 zunächst erzeugte Induktivität L₂ ist der Induktivität L₁, die von der kurzgeschlossenen gekoppelten Streifenleitung 12 erzeugt wird, direkt parallelgeschaltet. Die durch die gekoppelte Streifenleitung 12 und den Leitungskurzschluß 13 gegen Masse erzeugten Kapazitäten C_1,1, C_1,2 wirken an den beiden Anschlußpunkten der Induktivitäten L₁ und L₂ gegen Masse. Durch den gewählten Abschluß der Streifenleitung 14 ergeben sich parallel zu diesen Kapazitäten die Induktivitäten L_3,1 und L_3,2. Parallel zu den Induktivitäten L₁ und L₂ ist das Bauelement 2 mit der Störkapazität Cs wirksam, diese Störkapazität entspricht dem angedeuteten Kondensator 6 nach Fig. 2a.
In der Fig. 3 ist eine Modifikation der Anordnung nach Fig. 2a dargestellt. Als Ersatz für den Bonddraht 16 sind auf der Streifenleitung 14 eine Reihe von Bonddrähten 17, 18 .... 22 angebracht. Dabei ist der erste zusätzliche Bonddraht 17 so plaziert, daß das Abgleichelement damit zur Kompensation der maximalen Störkapazität C_max geeignet ist, daß also die wirksame Induktivität

ist. Falls die Resonanzfrequenz der Anordnung dann mit der Betriebsfrequenz noch nicht übereinstimmt, werden nacheinander die zusätzlichen Bonddrähte 17, 18 ... entfernt, bis die Resonanzfrequenz f_R entsprechend der Bedingung

mit der Betriebsfrequenz übereinstimmt.
Wegen der begrenzten Anzahl möglicher zusätzlicher Bonddrähte kann ein Feinabgleich Schwierigkeiten bereiten. Zum Feinabgleich können deshalb auf der Stichleitung 14 zwischen dem Bauteil (2) und dem ersten nicht entfernten Bonddraht und/oder auf der Stichleitung 12 dielektrische Plättchen angeordnet werden.
Zur Verringerung der Massekapazitäten C_1,1 und C_1,2 der Stichleitung 12 und zum Erhalt geeigneter Induktivitäten L_3,1 und L_3,2 gegen Masse können die Stichleitungen entsprechend Fig. 4 modifiziert werden. In der Fig. 4 sind Teile gekoppelter Streifenleitungen dargestellt, deren Abschluß modifiziert ist. In der Fig. 4a ist eine am Ende offene Streifenleitung 24 der Länge l und in Fig. 4b eine gegen den Massebelag kurzgeschlossene Streifenleitung 25 der Länge lʹ dargestellt. Diese Anordnungen können mit den integrierten Mikrowellenschaltkreisen nach Fig. 2a und Fig. 3 kombiniert werden, so daß beispielsweise eine Anordnung entsprechend Fig. 5 entsteht.

Claims

Integrierter Mikrowellenschaltkreis mit einem dielektrischen Substrat, auf dessen einer Seite ein durchgehender metallischer Belag (5) und auf dessen anderer Seite wenigstens ein Bauteil (2) mit zwei an das Bauteil angeschlossenen Streifenleitungen (3, 4) angeordnet ist, an denen wenigstens ein Abgleichelement für eine dem Bauteil parallel liegende Störkapazität (6) angeschlossen ist,
dadurch gekennzeichnet daß
das Abgleichelement aus wenigstens einem ersten Paar am einen Ende leitend verbundene, gekoppelte Streifenleitungen als Stichleitung (12, 14) annäherend rechtwinklig zu den an das Bauteil (2) angeschlossenen Streifenleitungen (3,4) auf dem Substrat (1) angeordnet sind besteht, wobei das andere Ende der gekoppelten Streifenleitungen mit einer der an das Bauteil angeschlossenen Streifenleitungen (3, 4) verbunden ist.
Abgleichelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Stichleitung (12) so bemessen ist, daß die dadurch erzeugte Induktivität nur die minimal mögliche Störkapazität bei der Betriebsfrequenz kompensiert.
Abgleichelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein zweites Paar gekoppelte Streifenleitungen (14) als Stichleitung vorgesehen sind, die so beschaltet sind, daß bei der Betriebsfrequenz eine vergleichsweise sehr große Induktivität erzeugt wird und die Massekapazität des Abgleichelements minimiert wird und die auf der der ersten Stichleitung (12) gegenüberliegenden Seite des Bauteils (2), aber auf der gleichen Oberflächenseite des integrierten Mikrowellenschaltkreises angeordnet sind.
Abgleichelement nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß durch einen zusätzlichen Bonddraht (16) an einer bestimmten Stelle der zweiten Stichleitung (14) die jeweiligen Streifenleitungen durchverbunden werden und damit deren wirksame Länge so verkürzt wird, daß die bei der Betriebsfrequenz auftretende effektive Störkapazität kompensiert wird.
Abgleichelement nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß zunächst weitere Bonddrähte (17...22) über die Länge der Stichleitung verteilt auf dieser angebracht werden und ein Abgleich auf die effektive Störkapazität dadurch erfolgt, daß von der zu den Streifenleitungen (3,4) gerichteten Seite der Stichleitung (14) her die Bonddrähte (17...22) durchgetrennt werden.
Abgleichelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß zum Feinabgleich wenigstens ein dielektrisches Plättchen auf einer der Stichleitungen (12,14) angeordnet ist.