DE1259425B

DE1259425B - Induktivitaetsarme Verbindung zumindest eines Schaltelements mit einer symmetrischen Bandleitung

Info

Publication number: DE1259425B
Application number: DEW36710A
Authority: DE
Inventors: Martin Victor Schneider
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1963-05-17
Filing date: 1964-05-02
Publication date: 1968-01-25
Also published as: US3209291A; GB1057415A; BE647712A; NL6402392A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

HOIp

H03h

Deutsche Kl.: 21a4-74

W36710IXd/21a4
2. Mai 1964
25. Januar 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine induktivitätsarme Verbindung zumindest eines Schaltelements mit einer symmetrischen Bandleitung, wobei die Bandleitung aus einem Mittelleiter und zwei ebenen Außenleitern besteht, und das Schaltelement, welches in der Ebene des Mittelleiters liegt, mit dem Mittelleiter sowie mit einem die Außenleiter verbindenden Stift verbunden ist.

Es ist eine solche angepaßte Verbindung zwischen einem aktiven Schaltelement und einer symmetrischen Bandleitung bekannt, bei der der Mittelleiter aus mehreren zueinander und zu den Außenleitern parallelen leitenden Bändern aufgebaut ist. Eine Mehrzahl leitender Stifte verlaufen in einer von den Außenkanten der Mittelleiteranordnung abgerückten Lage zwischen den sich gegenüberstehenden Außenleitern, um für eine Potentialgleichheit hierzwischen zu sorgen sowie um eine Erzeugung der Parallelplatten-Schwingungsart zu unterdrücken. In der Mittelleiteranordnung ist ein Längsschlitz vorgesehen, der das Schaltelement aufnimmt. Ein erster Anschluß des Schaltelements ist mit einem der Bänder der Mittelleiteranordnung verbunden, während ein zweiter Anschluß des Schaltelements an den benachbarten Stift auf einer Seite des Mittelleiters angekoppelt ist, damit dem Schaltelement eine Gleichvorspannung zugeführt werden kann.

Ein Nachteil dieser Anordnung ist der, daß die grundsätzliche Unsymmetrie in Querrichtung der Verbindung zwischen dem zweiten Anschluß des Schaltelements und dem hierzu benachbarten Stifte einen schädlichen Einfluß auf die Anpassung zwischen Schaltelement und Bandleitung hat.

Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu beseitigen und für eine besonders gute Anpassung zwischen Bandleitung und Schaltelement zu sorgen.

Bei einer Verbindung der einleitend angeführten Ausbildung ist gemäß der Erfindung diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der leitende Stift in einer Ebene quer zur Längsachse der Bandleitung symmetrisch zur Bandleitung angeordnet ist. Eine solche Anordnung, die sowohl abgeglichen als auch symmetrisch ist, reduziert die Gesamtinduktivität des leitenden Stifts beträchtlich und verkleinert infolgedessen die Fehlanpassung der Verbindung.

Bei einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung kann eine abgeglichene unsymmetrische Verbindung zwischen einem einzelnen Schaltungselement und der symmetrischen Bandleitung dadurch erreicht werden, daß das Schaltelement in eine zentral gelegene Öffnung des Mittelleiters eingesetzt wird. In einem solchen Fall wird das Element am Umfang der öff-Induktivitätsarme Verbindung zumindest eines
Schaltelements mit einer symmetrischen
Bandleitung

Anmelder:

Western Electric Company Incorporated,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Fecht, Patentanwalt,

6200 Wiesbaden, Hohenlohestr. 21

Als Erfinder benannt:

Martin Victor Schneider, Middletown, N. J.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 17. Mai 1963 (281270)--

nung befestigt, und der Stift, der sich zwischen den ebenen Außenleitern erstreckt, geht durch die Öffnung im Mittelleiter hindurch.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist als Schaltelement eine Diode in Form einer halbleitenden Kugel vorgesehen, die die Öffnung im Mittelleiter vollständig ausfüllt. Eine gleichrichtende Verbindung wird zwischen der Kugel und dem Innenleiter längs des Kastenumfangs der Öffnung hergestellt. Von jedem Außenleiter erstreckt sich ein Stift zum oberen bzw. unteren Teil der Kugel und bildet dort einen Ohmschen Kontakt. Dabei bildet jeder Stift die Fortsetzung des anderen. Diese Anordnung führt zu einer weiteren Reduktion der Reiheninduktivität sowohl des Elements selbst als auch der Stiftanordnung.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann eine abgeglichene unsymmetrische Verbindung zweier koplanarer aktiver Elemente mit der Bandleitung gebildet werden durch/ Anschließen der je gleichartigen Anschlüsse der Elemente an gegenüberliegende Ränder des Mittelleiters im selben Leitungsquerschnitt, wobei dann zwei symmetrisch orientierte Stifte auf gegenüberliegenden Seiten des Innenleiters vorgesehen werden, an die die anderen Anschlüsse der Elemente angebracht werden. Diese Anordnung liefert eine noch bessere Reduzierung der gesamten

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Reiheninduktivität der Elemente und verbessert die 15 und 15' dar. Wegen der Richtung des Stroms in

Anpassung der Verbindung. den Stiften 15 und 15' besteht die Wirkung der

Im folgenden skid mehrere in der Zeichnung dar- Gegeninduktivität M₁₂ darin, daß die resultierende

gestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung be- Induktivität herabgesetzt wird, wie es durch die Par-

schrieben; es zeigt 5 allelschaltung von L₁ und L₂ dargestellt ist.

F i g. 1 in Schrägansicht ein Schaltelement, das er- Die Induktivität L eines Stifts in einer Bandleitung

findungsgemäß in eine Bandübertragungsleitung ein- kann größenordnungsmäßig mit Hilfe der folgenden

gebaut ist, Gleichung angenähert werden.

F i g. 2 die Ersatzinduktivität des Bandleitungsein- _h

baues nach F i g. 1, io L = -^- · In —-=-. (1)

F i g. 3 bis 8 verschiedene Einbauarten zu Erläute- ^ ^π "■

rungszwecken, Entsprechend F i g. 3 ist h der Abstand zwischen

Fig. 9A und 9B eingehender den erfindungs- dem Mittelleiter 10 und dem geerdeten Leiter 12,

gemäßen Einbau von Dioden, w ist die Breite des Mittelleiters und d der Durch-

Fig. 10 und 11 weitere Ausführungen der Erfin- 15 messer des Stifts 15'. Für /1 — 0,381cm, W = 1,092cm

dung, undd=0,112cm berechnet sichLzu 1,76Nanohenry.

Fig. 12 eine weitere Ausführungsform der Erfin- Durch Hinzufügen eines zweiten Stifts 15 (vom Mitteldung, bei der zwei Schaltelemente verwendet werden, leiter 10 zum oberen geerdeten Leiter 11) parallel und zum Stift 15' wird die durch die Gleichung (1) be-

F i g. 13 eine erfindungsgemäß eingebaute Diode, 20 rechnete Induktivität halbiert,

bei der ein bewegbarer Kurzschluß verwendet wird. Bei Verwendung von zwei Stiften entsteht jedoch

In Fig. 1 ist ein Schaltelement dargestellt, das in noch eine weitere Herabsetzung der resultierenden

eine abgeglichene Bandübertragungsleitung eingebaut Induktivität infolge der Wechselwirkung zwischen

ist. Die Bandübertragungsleitung besteht aus einem den beiden Stiften. Zur Erläuterung wurden Messun-

inneren ebenen Mittelleiter 10 und zwei äußeren, ge- 25 gen für verschiedene Stiftanordnungen durchgeführt,

erdeten ebenen Leitern 11 und 12 mit gleichem Ab- wie sie in den Fig. 3 bis 8 dargestellt sind. Die fol-

stand. gende Tabelle gibt die gemessenen Induktivitäten.

Die Außenleiter 11 und 12 sind gegen den Innenleiter 10 mit Hilfe von Schichten aus dielektrischem

Material (nicht dargestellt) isoliert, die zwischen den 30 verschiedenen Leitern in bekannter Weise angebracht sind.

In dem Innenleiter 10 ist eine Öffnung 13 vorgesehen und ein symbolisch dargestelltes Schaltelement 14 in die Öffnung eingesetzt. Vorzugsweise 35 liegt die Mitte der Öffnung 13 auf der Längsachse der Leitung.

Der eine Anschluß des Elements 14, das ein Thermistor, eine Diode oder ein anderes punktförmiges Man erkennt, daß bei jeder Anordnung die Ver-Zweipolschaltelement sein kann, ist elektrisch mit ₄₀ wendung von zwei Stiften in abgeglichener Form eine dem Mittelleiter 10 verbunden. Der andere Anschluß Herabsetzung der Induktivität gegenüber einem eindes Elements 14 ist elektrisch mit den beiden ge- zigen Stift ergibt. Weiter gibt in jedem Fall eine symerdeten Außenleitern 11 und 12 mit Hilfe der Stifte metrische Anordnung bessere Ergebnisse als eine 15 und 15' verbunden, die quer zur Leitung liegen. asymmetrische (die Symmetrie wird hier in bezug auf

Wenn eine Diode verwendet wird, die Vorzugs- 45 eine vertikale Ebene durch die Mitte der Leitung

weise eine gleichrichtende Spitzenkontaktsperrschicht, gemessen). Zum Beispiel ist die Induktivität der in

eine gleichrichtende Sperrschicht mit p-n-Übergang den F i g. 3 und 5 dargestellten Anordnungen mit

oder eine gleichrichtende Flächensperrschicht haben einem Stift größer als die Induktivität der Anord-

kann, ist die eine Seite der gleichrichtenden Sperr- nungen in Fig. 4 und 6 mit zwei Stiften. Ebenso ist

schicht elektrisch mit dem Mittelleiter 10 verbunden. 50 die Induktivität der asymmetrischen Anordnungen

Die andere Seite der gleichrichtenden Sperrschicht ist der F i g. 6 und 7 größer als die Induktivität der

elektrisch wie vorher mit den oberen und unteren symmetrischen Anordnung der Fig. 4, Schließlich

geerdeten Leitern 11 und 12 mit Hilfe der Stifte 15 erkennt man, daß die abgeglichene symmetrische An-

und 15' verbunden. Das Element wird dadurch Ordnung der F i g. 8, bei der zwei Dioden verwendet

mechanisch fest gemacht, daß der übrige Teil der 55 werden, die mit den gegenüberliegenden Rändern des

Öffnung mit einem kleinen Epoxydharztropfen aus- Mittelleiters verbunden sind, die niedrigste Indukti-

gefülltwird. vität sämtlicher Anordnungen ergibt. Fig. 4 und 8

F i g. 2 zeigt die Ersatzinduktivität eines Schalt- zeigen erfindungsgemäße Verbindungen, elements, das in der oben beschriebenen Weise ein- Die oben beschriebenen Messungen wurden unter gebaut ist. Sie umfaßt eine Induktivität L₃, zwei par- 60 Verwendung eines fortlaufenden Mittelleiters durchallelgeschaltete Induktivitäten L₁ und L₂ sowie eine geführt, an dem die Stifte angebracht waren. Bei einer Gegeninduktivität M₁₂ zwischen L₁ und L₂. L₃ stellt derartigen Anordnung wird die Gegeninduktivität die Induktivität des Elements selbst dar, ferner eine zwischen den Stiften durch die abschirmende Wiretwaige Leiterinduktivität zwischen dem Element und kung des Mittelleiters herabgesetzt. Zweckmäßig wird dem Mittelleiter 10 sowie zwischen dem Element und 65 die Wirkung der Gegeninduktivität dadurch erhöht, der Verbindung der Leiter 15 und 15'. L₁ und L₂ daß eine Öffnung in den Mittelleiter eingeschnitten stellen die Induktivität der Stifte 15 und 15' dar. und die Diode in die Öffnung eingesetzt wird. Die M₁₂ stellt die Gegeninduktivität zwischen den Stiften Öffnung ermöglicht eine erhöhte Wechselwirkung

Figur	Induktivität in Nanohenry 10-⁹H
3	1,90
4	0,67
5	2_s10
6	1,16
7	1,05
8	0,20

Claims

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zwischen den Stiften. Dieses Verfahren wird bei der setzt sie doch die Induktivität der Diode selbst nicht

Anordnung der F i g. 1 benutzt. herab, die nunmehr einen erhöhten Prozentsatz der

Fig. 9 A zeigt eine auseinandergezogene Ansicht gesamten Induktivität darstellt. Um die Diodenindukeiner Diode, die in eine abgeglichene Bandleitung tivität (und zusätzlich den Diodenwiderstand) heraberfindungsgemäß eingebaut ist, wobei eine Art der 5 zusetzen, wird bei einer anderen Ausführung der Er-Diodenanordnung eingehender gezeigt ist. Bei dieser findung, die in Fig. 10 dargestellt ist, ein gleichrich-Ausführung ist eine halbleitende Scheibe 30, die für tender Ringkontakt hergestellt. Bei dieser Ausführung die Erläuterung aus Gallium-Arsenid (GaAs) be- wird eine Kugel 50 aus halbleitendem Material in eine stehen kann, an ein Goldband 31 angelötet oder an- Öffnung im Mittelleiter 51 eingesetzt. Dadurch, daß legiert, um eine nicht gleichrichtende Rückverbindung ίο der Durchmesser der Kugel im wesentlichen gleich herzustellen. Ein metallischer Tropfen 32 aus Zinn dem Durchmesser der Öffnung gemacht wird, kommt ist an die Scheibe 30 anlegiert, um die Diode zu die Kugel an sämtlichen Punkten am äußeren Umbilden. Die Diodenanordnung wird dann in eine Öff- fang der Öffnung in Kontakt mit dem Mittelleiter. Es nung im Mittelleiter 33 eingesetzt. Der Zinntropfen wird dann eine gleichrichtende Verbindung zwischen wird an den Mittelleiter angelötet, der vorher verzinnt 15 der Kugel und dem Mittelleiter an einem Ring um die wurde. Die Diode wird dadurch mechanisch fest- Kugel hergestellt. Eine elektrische Verbindung zwigemacht, daß der Rest der Öffnung mit einem kleinen sehen der Kugel und den geerdeten Leitern 52 und 53 Epoxydharztropfen 34 ausgefüllt wird. wird mit Hilfe der Stifte 54 und 55 hergestellt, die in

Die elektrische Verbindung mit dem oberen und nicht gleichrichtendem Kontakt mit der Kugel 50

unteren geerdeten Leiter 35 und 36 wird dadurch 20 stehen.

hergestellt, daß das Goldband 31 durch Öffnungen in Offensichtlich stellen die Ausführungen der den dielektrischen Abstandsstreifen 37 und 38 ge- Fig. 9A, 9B und 10 extreme Situationen dar. In den führt wird. Bei der in Fig. 9A dargestellten Aus- Fig. 9A und 9B ist eine Verbindung in einem einführung sind die Enden des Bandes abgebogen, um zigen Punkt zwischen dem Mittelleiter und der Diode einen Druckkontakt mit den geerdeten Leitern her- 25 hergestellt. In F i g. 10 ist ein Kontakt auf einem Ring zustellen, wenn die Leitung zusammengegebaut wird. oder dem Äquivalent einer unendlichen Anzahl von

In Fig. 9B, die eine etwas abgeänderte Anord- Punkten hergestellt. Somit kann durch geeignete nung der Ausführung der Fig. 9A darstellt, ist die Wahl der geometrischen Form der Öffnung und des Halbleiterscheibe 40 an einem runden oder ovalen Halbleiters jede Anzahl von Punktverbindungen herdünnen Stift 41 angelötet oder anlegiert, um die nicht 30 gestellt werden. Wenn z. B. eine quadratische Öffnung gleichrichtende Rückverbindung zu bilden. Ein 56 und eine Kugel 57 verwendet werden, deren Tropfen 42 aus geeignetem Material ist an die Scheibe Durchmesser gleich einer Seite der Öffnung ist, wie 40 wie in der Fig. 9A anlegiert, um die gleichrich- es in Fig. 11 dargestellt ist, können vier gleichrichtende Sperrschicht in der Diode zu bilden. Die tende Verbindungen 58 hergestellt werden. Auf diese Scheibe und der Tropfen werden dann in eine Öff- 35 Weise kann die Induktivität (und der ohmsche Winung mit Hilfe eines dünnen Kupferbandes 43 ein- derstand) der Diode leicht auf den gewünschten Wert gesetzt, und der Tropfen wird mit einem verzinnten gebracht werden.

Rand des Kupferbandes verlötet. Wie vorher wird F i g. 12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der

ein Epoxydharztropfen 44 benutzt, um den restlichen Erfindung, bei dem zwei Dioden 60 und 61 verwen-

Teil der Öffnung auszufüllen, so daß ein mechanisch 40 det werden, die symmetrisch mit dem Mittelleiter 62

fester Diodenaufbau entsteht. verbunden sind. Diese Anordnung macht vorteilhaf-

Die Diode wird in eine Öffnung im Mittelleiter 45 terweise von der äußerst geringen Induktivität Geder Bandleitung eingebaut, wie es in Fig. 9B dar- brauch, die man bei der abgeglichenen symmetrischen gestellt ist. Das Kupferband 43, das die Diode enthält, Stiftanordnung der Fig. 8 erhält. Hier sind die Diwird zwischen die dielektrischen Abstandsstücke und 45 öden 60 und 61 einzeln in abgeglichener Weise mit den Mittelleiter 45 gepreßt. Der Metallstift 41, der den beiden geerdeten Außenleitern 63 und 64 verquer zur Leitung liegt, macht mit dem oberen und bunden, und zwar über Stifthälften 65, 65' bzw. 66, dem unteren geerdeten Leiter 46 bzw. 47 Kontakt. 66'. Zusätzlich erhält man durch Einbau einer Diode Bei dieser Ausführung bestehen die geerdeten Leiter auf jeder Seite des Mittelleiters 62 eine symmetrische unmittelbar oberhalb und unterhalb der Diode aus 50 Anordnung.

einem weichen Metall, wie Indium. Wenn die Leitung Die verschiedenen oben beschriebenen Ausfühzusammengebaut wird, wird der Stift 41 in das rungsbeispiele der Erfindung können angewandt wer-Indium eingesetzt. Zweckmäßigerweise wird eine den, sofern ein induktivitätsarmer Einbau erforderlich Schraube mit einer Indiumspitze in den beiden ge- ist, der die Leitung nicht abschließt. Eine einfache erdeten Leitern in einer Linie mit dem Stift 41 vor- 55 Darstellung einer derartigen Anwendung ist in gesehen. Eine derartige Anordnung ist in Fig. 9B Fig. 13 gegeben, wo eine Tunneldiode 70 zusammen dargestellt, wo die Schraube 48 sich in dem unteren mit einem bewegbaren Kurzschluß 71 als verändergeerdeten Leiter 47 unmittelbar unter dem Stift 41 bare Oszillator verwendet wird. Hier ist außerdem und die Schraube 49 in dem oberen geerdeten Leiter zwischen dem querliegenden Stift 72 (der von den ge-46 unmittelbar über dem Stift befindet. Nachdem die 60 erdeten Leitern 73 und 74 gleichstrommäßig isoliert Leitung zusammengebaut ist und sich die Diode in ist) und dem Mittelleiter 75 eine Vorspannung angeihrer Lage befindet, werden die Schrauben nach innen legt.

zur Mitte der Leitung hin gedreht, bis sie mit dem p_nt.»ntamnriir4ii»·

Stift 41 in Berührung kommen, wie es in der Figur ratentansprucne.

angegeben ist. 65 1. Induktivitätsarme Verbindung zumindest

Wenn auch die oben beschriebene Anordnung die eines Schaltelements mit einer symmetrischen

Induktivität der Leiter, welche die Diode mit den ge- Bandleitung, wobei die Bandleitung aus einem

erdeten Leitern verbinden, wesentlich herabsetzt, so Mittelleiter und zwei ebenen Außenleitern besteht

und das Schaltelement, welches in der Ebene des Mittelleiters liegt, mit dem Mittelleiter sowie mit einem, den Außenleiter verbindenden Stift verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende Stift (15, 15'; 41; 54, 55; 72) in einer Ebene quer zur Längsachse der Bandleitung symmetrisch zur Bandleitung angeordnet ist.

2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Öffnung (13) des Mittelleiters (10) das Schalterelement (14) eingebaut ist und mit seinem ersten Anschluß mit der einen Seite der Öffnung verbunden ist.

3. Verbindung nach Anspruch 1, bei der wenigstens zwei Schaltelemente (60, 61) emgebaut sind, deren je zweite Anschlüsse mit getrennten Querstiften verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schaltelemente an gegenüberliegenden Rändern des Mittelleiters im selben Querschnitt der Leitung eingebaut sind und mit ihren je ersten Anschlüssen an die entsprechenden Ränder angeschlossen sind.

4. Verbindung nach Anspruch 2, bei der das Schaltelement aus einer halbleitenden Kugel (50)

aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung des Mittelleiters (51) kreisförmig ist und im Durchmesser mit dem der Kugel praktisch übereinstimmt und daß die Kugel erne gleichrichtende Verbindung mit dem Mittelleiter längs des Randes der Öffnung bildet.

5. Verbindung nach Anspruch 2, bei der das Schaltelement eine halbleitende Kugel (57) ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (56) des Mittelleiters Qudratform mit einer Seitenlänge besitzt, die praktisch gleich dem Kugeldurchmesser ist, und daß die Kugel in den vier Berührungspunkten mit der quadratischen Öffnung je eine gleichrichtende Verbindung zum Mittelleiter bildet.

6. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abschließen der Bandleitung an derselben ein Kurzschlußbügel (71) in Längsrichtung gegenüber dem Schaltelement versetzt angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1 315 402.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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