Anordnung zum Ankoppeln von Hohlleiterwellen an ein Halbleiterbauelement

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 ist, die beide an einem Ende kurzgeschlossen sind und mindestens über eine Teillänge parallel nebeneinander verlaufen, und in jeden Hohlleiter eine mit dem Halbleiterbauelement kontaktierte Koppelsonde hineinragt.

[0002] In 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 ist ein Hochfrequenzverstärker beschrieben, dessen Verstärkerbauelement ein Feldeffekttransistor (FET) ist. Der FET ist 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] Demgegenüber bringt die eingangs dargelegte und aus der US - A - 3 239 744 bekannte Anordnung durch die Parallelführung der Hohlleiter eine Verkürzung der Baulänge mit sich. Das an die beiden Hohlleiter angekoppelte Halbleitorbauelement wird gemäß der US - A 3 239 744 in der Koppelöffnung ist einem Teflonzylinder gehalten. Diese Art der Halterung ist speziell für einen hier verwendeten Rohr-Typ Varactor geeignet.

[0004] Die US - A - 2 433 074 und die DE - B - 1 028 639 offenbaren, daß zur Ein - oder Auskopplung von Hochfrequenzenergie in einen Hohlleiter eine Koppelsonde hineinragt. Dabei ist der Hohlleiter kurzgeschlossen und die Koppelsonden in geeignetem Abstand vor der Kurzschlußwand angeordnet.

[0005] Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der einleitend gennanten Art anzugeben, die eine möglichst geringe Baulänge aufweist.

[0006] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

[0007] Zweckmäßige Ausführungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

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

Figur 1 einen Längsschnitt durch zwei Hohlleiter mit einem darin angeordneten Halbleiterbauelement zur Erläuterung des Prinzips der Erfindung,

Figur 2 eine Sicht in einen Hohlleiter der in Figur 1 dargestellten Anordnung,

Figur 3 die gleiche Anordnung wie Figur 1, jedoch erfindungsgemäß mit einem auf einem dielektrischen Trägerplättchen aufgebrachten Halbleiterbauelement und

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

[0009] In der Figur 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 eine 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 (7), wobei das Halbleiterbauelement (7) in eine Koppelöffnung (4) in einer Trennwand (3) zwischen zwei Hohlleitern (1,2) eingesetzt ist, die beide an einem Ende kurzgeschlossen sind und mindestens über eine Teillänge parallel nebeneinander verlaufen, und in jeden Hohlleiter (1,2) eine mit dem Halbleiterbauelement (7) kontaktierte Koppelsonde (18,19) hineinragt, 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 Trägerplattchen (17) in die Koppelöffpung (4) eingesetzt ist, wobei seine leitende Fläche (20) mit der Hohlleitertrennwand (3) kontaktiert ist und die Leiterbahnen (18, 19) als Koppelsonden in die beiden Hohlleiter (1,2) hineinragen.

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 Trennwand (3) eingelassen ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Koppelsonden dienenden Leiterbahnen (18,19) auf dem dielektrischdn Trägerplättchen (17) das 0,3-0,8-fache der Hohlleiterschmalseite lang sind.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch die der Koppelöffnung (4) gegenüberliegenden Seitenwände der beiden Hohlleiter (1,2) in der Umgebung der Koppelsonden (18, 19) Abstimmstifte (13,14,15,16) in die Hohlleiter (1,2) hineinragen.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Koppelsonden (18,19) Gleichspannung zuführende Drähte (12) verbunden sind, die senkrecht zum E-Feld in den Hohlleitern (1,2) verlaufen.

Claims

1. An arrangement for coupling waveguide modes into a semiconductor element (7), with the semiconductor element (7) being inserted into a coupling aperture (4) disposed in a partition (3) between two waveguides (1, 2) which are both short-circuited at one end and are parallel to one another at least over a part of their length, with a coupling probe (18, 19) connected with the semiconductor element (7) projecting into each waveguide (1, 2), characterized in that the semiconductor element (7) is applied to a dielectric substrate (17); said substrate (17) is provided, on one side, with two conductor paths (18, 19) extending in opposite directions and connected with the contact terminals of the semiconductor element (7); the dielectric substrate (17) has at least one conductive area (20) with which the semiconductor element is in ground contact; and the substrate (17) is inserted into the coupling aperture (4), with its conductive area (20) being connected with the waveguide partition (3) and its conductor paths (18, 19) projecting as coupling probes into the two waveguides (1, 2).

2. An arrangement according to claim 1, characterized in that the coupling aperture (4) is inserted into the common partition (3) of the two waveguides (1, 2) at a distance of λ/16 to λ/4 (λ =̂ waveguide wavelength) ahead of the short-circuit planes (5, 6) of the two waveguides (1, 2).

3. An arrangement according to claim 1, characterized in that, on the dielectric substrate (17), the conductor paths (18, 19) serving as coupling probes have a length which is 0.3 to 0.8 times the length of the narrow side of the waveguide.

4. An arrangement according to claim 3, characterized in that tuning pins (13, 14, 15, 16) project into the waveguides (1, 2) in the vicinity of the coupling probes (18, 19) through the side walls of the two semiconductors (1, 2) disposed opposite the coupling opening (4).

5. An arrangement according to claim 1, characterized in that wires (12) supplying a direct voltage are connected with the coupling probes (18, 19) and extend perpendicularly to the E field in the waveguides (1, 2).

Revendications

1. Dispositif de couplage des ondes entre un guide d'ondes et un composant semiconducteur (7), où le composant semiconducteur (7) est monté dans une ouverture de couplage (4) ménagée dans la paroi séparatrice (3) entre deux guides d'ondes (1, 2) qui sont tous deux court-circuités à une de leurs extrémités et qui sont disposés parallèlenent l'un à l'autre sur au moins une partie de leur longueur, et où une sonde de couplage (18, 19) reliée au composant semiconducteur (7) est en saillie dans chacun des guides d'ondes, caractérisé en ce que le composant semiconducteur (7) est monté sur une plaquette support diélectrique (17), en ce que la plaquette support diélectrique (17) porte sur une face deux pistes conductrices (18, 19) orientées dans des directions opposées qui sont raccordées aux contacts de raccordement du composant semiconducteur (7), en ce que la plaquette support diélectrique (17) possède au moins une surface conductrice (20) grâce à laquelle le composant semiconducteur (7) est en contact avec la masse et en ce que la plaquette support diélectrique (17) est insérée dans l'ouverture de couplage (4) de manière à ce que sa surface conductrice (20) soit en contact avec la paroi séparatrice entre les guides d'ondes (3) et à ce que les pistes conductrices (18, 19) soient en saillie dans les deux guides d'ondes (1, 2) et y servent de sondes de couplage.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ouverture de couplage (4) est à une distance de λ/16 à λ/4 (où λ ≈ longueur d'onde du guide d'ondes) en avant des plans de court-circuit (5, 6) des deux guides d'ondes (1, 2) et est ménagée dans leur paroi séparatrice commune (3).

3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pistes conductrices (18, 19) servant de sondes de couplage et disposées sur la plaquette support diélectrique (17) ont une longueur comprise entre 0,3 et 0,8 fois le petit côté des guides d'ondes.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que des goujons d'accord (13, 14, 15, 16) montés dans les parois latérales des deux guides d'ondes (1, 2) opposées à l'ouverture de couplage (4) forment saillie au niveau des sondes de couplage (18, 19).

5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les sondes de couplage (18, 19) sont reliées à des fils (12) conduisant une tension continue et disposés perpendiculairement au champ électrique dans les guides d'ondes (1, 2).

Zeichnung