(19)
(11) EP 0 231 473 A2

(12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43) Veröffentlichungstag:
12.08.1987  Patentblatt  1987/33

(21) Anmeldenummer: 86116758.3

(22) Anmeldetag:  02.12.1986
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC)4H01P 5/103
(84) Benannte Vertragsstaaten:
DE FR IT NL

(30) Priorität: 05.02.1986 DE 3603454

(71) Anmelder: ANT Nachrichtentechnik GmbH
D-71522 Backnang (DE)

(72) Erfinder:
  • Alberty, Michael, Dipl.-Ing.
    D-7150 Backnang (DE)
  • Gross, Walter, Dipl.-Ing.
    D-7159 Auenwald (DE)


(56) Entgegenhaltungen: : 
   
       


    (54) Anordnung zum Ankoppeln von Hohlleiterwellen an ein Halbleiterbauelement


    (57) Die Anordnung besteht darin, daß das Halblei­terbauelement (7) in eine Koppelöffnung (4) in einer Trennwand (3) zwischen zwei Hohlleitern (1, 2) eingesetzt ist, die mindestens teilweise parallel nebeneinander ver­laufen und daß der eine von zwei Anschlußarmen (8, 9) als Koppelsonde in den einen Hohlleiter (1) und der andere Anschlußarm als Koppelsonde in den anderen Hohlleiter (2) hineinragt.




    Beschreibung


    [0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum An­koppeln von Hohlleiterwellen an ein Halbleiterbauelement, wobei das Halbleiterbauelement in eine Koppelöffnung in einer Trennwand zwischen zwei Hohlleitern eingesetzt und mit dieser Trennwand massekontaktiert ist und der eine von zwei Anschlußarmen als Koppelsonde in den einen Hohl­leiter und der andere Anschlußarm als Koppelsonde in den anderen Hohlleiter hineinragt.

    [0002] Eine derartige Anordnung ist aus einer Veröffentlichung von I. Angelov, A. Spasov, I. Stoev, L. Urshev "Investi­gation of some guiding structures for low-noise FET amp­lifiers", European Microwave Conference 1985, S. 535-540 bekannt. In dieser Veröffentlichung ist ein Hochfrequenz­verstärker beschrieben, dessen Verstärkerbauelement ein Feldeffekttransistor (FET) ist. Der FET ist in der ein­gangs dargelegten Weise einerseits an einen Eingangshohl­leiter und andererseits an einen Ausgangshohlleiter ange­koppelt, die beide hintereinander längs einer gemeinsamen Achse angeordnet sind. Diese bekannte Anordnung hat eine große Baulänge, insbesondere bei einem mehrstufigen Ver­stärker.

    [0003] Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Anord­nung der einleitend genannten Art anzugeben, die sehr dämpfungsarm ist und eine möglichst geringe Baulänge auf­weist.

    [0004] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Pantentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

    [0005] Zweckmäßige Ausführungen der Erfindung gehen aus den Unter­ ansprüchen hervor.

    [0006] Vorteilhafterweise können bei der Anordnung nach der Er­findung die als Koppelsonden dienenden Anschlußarme des Halbleiterbauelements sehr kurz sein. Deshalb ist es mög­lich, die an sich sehr dünnen Anschlußarme frei in die Hohlleiter hineinragen zu lassen, ohne sie mit Hilfe be­sonderer Mittel abstützen zu müssen.

    [0007] Die erfindungsgemäße Überschneidung der Ein- und Ausgangs­hohlleiter im Koppelbereich hat den Vorteil, daß sie z.B. gerade bei mehrstufigen Hochfrequenzverstärkern eine er­hebliche Baulängenverkürzung gegenüber vergleichbaren be­kannten Anordnungen mit sich bringt.

    [0008] An Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungs­beispiels wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

    Fig. 1 einen Längsschnitt durch zwei Hohlleiter mit einem darin angeordneten Halbleiterbauelement

    Fig. 2 eine Sicht in einen Hohlleiter der in Fig. 1 darge­stellten Anordnung,

    Fig. 3 die gleiche Anordnung wie Fig. 1 nur mit einem auf einem dielektrischen Trägerplättchen aufgebrachten Halbleiterbauelement und

    Fig. 4 eine Sicht in einen Hohlleiter der in Fig. 3 dar­gestellten Anordnung.



    [0009] In der Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch eine Mikrowellen­schaltung, z.B. Verstärker, Oszillator, Mischer o. dgl., mit einem Hohlleitereingang und einem Hohlleiterausgang dargestellt. Der am Ende kurzgeschlossene Eingangshohl­leiter 1 und der ebenfalls am Ende kurzgeschlossene Aus­gangshohlleiter 2 verlaufen über ein Länge von ca. λ/8-­λ/2 (λ≙ Hohlleiterwellenlänge) parallel nebeneinander und sind in dem Überschneidungsbereich durch eine den bei­den Hohlleitern gemeinsame Seitenwand 3 (Hohlleiterbreit­seite) voneinander getrennt. Der Eingangshohlleiter 1 ist mit dem Ausgangshohlleiter 2 über eine in die gemeinsame Seitenwand 3 eingelassene Koppelöffnung 4 gekoppelt. Da­bei hat die Koppelöffnung 4 sowohl von der Kurzschlußebene 5 des Eingangshohlleiters 1 als auch von der Kurzschluß­ebene 6 des Ausgangshohlleiters 2 einen Abstand von ca. λ/16-λ/4.

    [0010] In die Koppelöffnung 4 zwischen den beiden Hohlleitern 1 und 2 ist das aktive Halbleiterbauelement 7 (z.B. Diode, FET) der Mikrowellenschaltung eingesetzt und mit der Hohl­leiterwand 3 massekontaktiert. Ein erster Anschlußarm 8 des Halbleiterbauelements 7 ragt in den Eingangshohllei­ter 1 hinein und koppelt dort die Welle des Eingangssignals an. Ein zweiter Anschlußarm 9 des Halbleiterbauelements ragt in den Ausgangshohlleiter 2 hinein und koppelt an die­sen die Wellen des vom Halbleiterbauelements z.B. verstärk­ten oder frequenzvervielfachten Signals an. Die als Koppel­sonden dienenden Anschlußarme 8 und 9 des Halbleiterbauele­ments 7 sind etwa das 0,3-0,8-fache der Hohlleiterschmal­seite (d.h. ca. 0,15-0,35 cm bei einer Betriebsfrequenz von 20 GHz) lang. Weil hier nur sehr kurze Koppelsonden erforderlich sind, können die an sich dünnen und nicht sehr stabilen Anschlußarme frei in die Hohlleiter 1, 2 hin­einragen, ohne sie extra abstützen zu müssen.

    [0011] Durch koaxiale Durchführungen 10 und 11 in den Wänden der Hohlleiter 1 und 2 werden die Anschlußarme 8 und 9 des Halbleiterbauelements 7 mit Gleichspannungen versorgt. Wie die Sicht in den Eingangshohlleiter 1 in Fig. 2 zeigt, wird die Gleichspannung über einen dünnen Draht 12, der durch den Hohlleiter senkrecht zum E-Feld verläuft, dem Anschlußarm des Halbleiterbauelements zugeführt. Diese Art der Gleichspannungszuführung gewährleistet, daß das Hohlleiterfeld möglichst wenig gestört wird und die Dämp­fung der Ankopplung relativ gering ist.

    [0012] Ein Abgleich der Kopplung zwischen den Hohlleitern und dem Halbleiterbauelement läßt sich auf einfache Weise mittels Abstimmschrauben 13, 14 bzw. 15, 16 bewerkstelligen, wel­che durch die der Koppelöffnung 4 gegenüberliegenden Hohl­leiterwände in der Umgebung der Koppelsonden 8 und 9 in die Hohlleiter 1 und 2 hineinragen.

    [0013] Die in den Fig. 3 und 4 gezeigte Anordnung ist mit der oben beschriebenen Anordnung gemäß den Fig. 1 und 2 bis auf die Halterung des Halbleiterbauelements und die Aus­führung der Koppelsonden identisch. Deshalb finden sich in den Fig. 3 und 4 die gleichen Bezugszeichen wieder wie in den Fig. 1 und 2. Beim in den Fig. 3 und 4 dargestell­ten Ausführungsbeispiel ist ein nicht in einem Gehäuse untergebrachtes Halbleiterbauelement 7 auf einem dielek­trischen Trägerplättchen 17 aufgesetzt. Auf einer Seite ist das Trägerplättchen 17 mit zwei etwa das 0,3-0,8-fache der Hohlleiterschmalseite langen, in entgegengesetzte Rich­tungen verlaufenden Leiterbahnen 18 und 19 versehen, mit denen zwei Anschlußkontakte des Halbleiterbauelements 7 über Bonddrähtchen verbunden sind. Das Trägerplättchen 17 weist zwei weitere leitende Flächen 20 auf, mit denen das Halbleiterbauelement massekontaktiert ist. Dieses mit dem Halbleiterbauelement 7 besetzte dielektrische Trägerplätt­chen 17 ist so in der Koppelöffnung 4 installiert, daß seine leitenden Flächen 20 mit der Hohlleiterwand 3 kon­taktiert sind und seine Leiterbahnen 18 und 19 als Koppel­sonden in die Hohlleiter 1 und 2 hineinragen.


    Ansprüche

    1. Anordnung zum Ankoppeln von Hohlleiterwellen an ein Halb­leiterbauelement, wobei das Halbleiterbauelement in eine Koppelöffnung in einer Trennwand zwischen zwei Hohllei­tern eingesetzt und mit dieser Trennwand massekontaktiert ist und der eine von zwei Anschlußarmen als Koppelsonde in den einen Hohlleiter und der andere Anschlußarm als Koppelsonde in den anderen Hohlleiter hineinragt, da­durch gekennzeichnet, daß die Hohlleiter (1, 2) jeweils an einem Ende kurzgeschlossen sind und mindestens über eine Teillänge, durch eine gemeinsame Seitenwand (3) voneinander getrennt, parallel nebeneinander verlaufen, und daß sich die Koppelöffnung (4) mit dem darin gehal­tenen Halbleiterbauelement (7) in der gemeinsamen Sei­tenwand (4) der beiden Hohlleiter (1, 2) befindet.
     
    2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelöffnung (4) in einer Entfernung von λ/16-λ/4 (λ≙ Hohlleiterwellenlänge) vor den Kurzschlußebenen (5, 6) der beiden Hohlleiter (1, 2) in deren gemeinsame Seitenwand (3) eingelassen ist.
     
    3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterbauelement (7) auf einem dielektrischen Trägerplättchen (17) aufgebracht ist, daß das Träger­plättchen (17) auf einer Seite zwei in entgegengesetzte Richtungen verlaufende Leiterbahnen (18, 19) aufweist, mit denen die Anschlußkontakte des Halbleiterbauelements (7) verbunden sind, daß das dielektrische Trägerplättchen (17) mindestens eine leitende Fläche (20) besitzt, mit der das Halbleiterbauelement (7) massekontaktiert ist, und daß das Trägerplättchen (17) in die Koppelöffnung (4) eingesetzt ist, wobei seine leitende Fläche (20) mit der Hohlleiterwandung verbunden ist und seine Lei­terbahnen (18, 19) als Koppelsonden in die beiden Hohl­leiter (1, 2) hineinragen.
     
    4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die als Koppelsonden dienenden Anschlußarme (8, 9) des Halbleiterbauelements bzw. der Leiterbahnen (18, 19) auf dem dielektrischen Trägerplättchen (17) das 0,3-0,8-­fache der Hohlleiterschmalseite lang sind.
     
    5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die der Koppelöffnung (4) gegenüberliegenden Sei­tenwände der beiden Hohlleiter (1, 2) in der Umgebung der Koppelsonden (8, 9, 18, 19) Abstimmstifte (13, 14, 15, 16) in die Hohlleiter (1, 2) hineinragen.
     
    6. Anordnung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit den als Koppelsonden dienenden Anschlußarmen (8, 9, 18, 19) des Halbleiterbauelements (7) Gleichspan­nung zuführende Drähte (12) verbunden sind, die senk­recht zum E-Feld des Hohlleiters (1, 2) verlaufen.
     




    Zeichnung