[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.
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.