186192. lajstromszámú szabadalom • Mikrohullámú dióda befogó szerelvény
1 186 192 2 ■ ! I I í!í A találmány tárgya olyan mikrohullámú diódák (Gunn, IMPATT, BARITT, Schottky vagy Varaktor diódák) befogására alkalmas szerelvény, amely biztosítja ezen diódák egyenáramú és/vagy kisfrekvenciás tápellátását a mikrohullámú üregben az üregrezonátorban lévő mikrohullámú tér lehető legtökéletesebb leválasztásával. A találmány szerinti befogó szerelvény e tulajdonságait széles hőmérséklettartományban megőrzi. A mikrohullámú szerelvények elkészítése a különböző villamos, mechanikai és környezetállósági követelmények szigorúsága miatt rendkívül összetett feladat. E követelmények gyakran egymásnak ellentmondó szempontok (pl. mechanikai szilárdság és a hő okozta tágulás kompenzálása) optimálását követelik meg. Tovább nehezíti a konstruktőr feladatát az ilyen típusú szerelvényeknél szokásos szélsőséges klíma és rázásállósági követelményrendszer. További specifikus problémát jelent, hogy az oszcillátorokban és egyéb szerelvények Íren működő mikrohullámú félvezető eszközök, leggyakrabban Gunn, IMPATT, BARITT, Schottky vagy varaktor diódák - amelyeket a továbbiakban diódáknak nevezünk - általában fém-kerámia tokokban vannak. E tokok szigetelő anyaga általában aiumínium-oxid alapú vékonyfalú kerámia, amely a dióda két kivezetésének elszigetelése mellett, egyéb - pl. vákuumzárási - feladatokat is ellát, így a kerámia méretei gyakran csak korlátozott mechanikai szilárdság megvalósítását teszik lehetővé. Tekintetbe véve a szélsőségesen szigorú rázásáliósági követelményeket, a mikrohullámú passzív áramköröket általában e követelményeknek megfelelő szilárdságúra kell méretezni. A konstrukció azonban megköveteli az egyenáramú szigetelés és a mikrohullámú szigetelés egyidejű megvalósítását. Az előbbi dielektromos anyagok alkalmazását, az utóbbi folytonos fémes vezetők lehető legtökéletesebb alkalmazását követeli meg. A mechanikai problémákat tovább növeli, hogy s fém-kerámia kötést, illetve kötéseket tartalmazó dióda tok egytengeiyűsége általában a szokásos gépészeti illesztési rendszerekhez nem illeszthető, az ott előírt értékeket lényegesen meghaladja. E komplex feladat megoldására a különböző ismert kialakítások eltérő szempontokat helyeznek előtérbe. A 176 893 lajstromszámú magyar szabadalmi leírásban a fent vázolt feladatot mikrohullámú nyelő anyagból készített idom alkalmazásával érik el. E nyelőanyag - például kerámia típusú anyag - általában bonyolult technológiával állítható elő, végső kialakítása színtereléssel történik. Előállítása csak nagy sorozatok - ami a mikrohullámú technikát általában nem jellemzi - esetén gazdaságos. A 171 320 lajstromszámú magyar szabadalmi leírásban közölt hökompenzáló eljárás csak az üreg anyagának hő okozta tágulását kompenzálja. Az olt közölt megoldásban azonban csak olyan alaki változtatások eszközölhetek, amelyek lehetővé teszik az üregvég szabad kompenzáló mozgását az üreghez képest, így ez a megoldás a diódát befogó szerelvény kivitelezéséhez nem alkalmazható. A 172 698 lajstromszámú magyar szabadalom mikrohullámú szerelvény áramvezető elemeinek összekötésére vonatkozó eljárást ismertet. Ae eljá? ás során különböző profilú anyagokat kötnek ösz'7.e elektronsugaras vagy lézeres hegesztéssel. Az így előálló profilok jó! alkalmazhatók mikrohullámú szerelvények, szűrők előállítására, azonban az egyenáramú és/vagy kisfrekvenciás leválasztás megoldására nem nyújtanak megnyugtató megoldást. A 171 365 lajstromszámú magyar szabadalmi leírás frekvencialineáris hangolású üregrezonátor kialakítására vonatkozik. A dióda, az ott közölt elrendezésben, koax típusú üregrezonátor megszakított középvezetőjében helyezkedik el A viszonylag hosszú üreg középvezetője hőokozta tágulásából adódó elmozdulás kompenzálására a szabadalmi leírás nem közöl megoldást. A 693 495 lajstromszámú szovjet szabadalmi leírás olyan dióda befogó szerkezetet ismertet, ahol a dióda fém-kerámia tokjának aszimmetriájából eredő eltérést egy kúp alakú, önbeálló alkatrész segítségével kompenzálják. Az egyenfeszültségű lezárást az üreg falától meglehetősen távol elhelyezkedő dielektromos korong biztosítja, a mikrohullámú lezárást egy ék alakú profil látja el. E megoldás hátránya, hogy csak jelentős nyomóerő alkalmazásával érhető e! a megbízható lezárás, mind egyenfeszültségű», mind nagyfrekvencián. A 3 972 013 lajstromszámú amerikai szabadalom a nagyfrekvenciás lezárás biztosítására szabályozható erővel deformált fém érintkezőket használ. A nagyfrekvenciás lezárás ilyen megvalósítása a legtöbb alkalmazási terület szempontjából megfelelő, azonban az egyenfeszültségű szigetelés megoldása továbbra is megoldandó feladatként jelentkezik. A különböző szerelvényekben az egyenáramú bevezetésre gyakran alkalmaznak átvezető kondenzátorokat. E megoldás hátránya az, hogy a szigorú villamos követelmények miatt e kondenzátorok szigetelő anyaga csak kerámia lehet, ez pedig nem teszi lehetővé a középvezető hőokozta tágulását, ill. elmozdulását. Felismertük, hogy a mikrohullámú dióda befogásához olyan szerelvényt kell kialakítani, amely egyrészt biztosítja mind a mikrohullámú dióda mércttííréséből, mind az egész szerelvény hőokozta tágulásából adódó méretváltozás rugalmas követését, másrészt lehetővé teszi a mikrohullámú tér leválasztását olyan mikrohullámú módszerekkel, amelyek anyagi tulajdonsághoz nem kötődnek, így széles hőmérsékleti tartományban alkalmazhatók. A találmány szerinti befogó szerelvényben ezt a feladatot úgy oldjuk meg, hogy két, eltérő rugalmassági paraméterekkel rendelkező testet alkalmazunk. Á mikrohullámú dióda increllüreséből adódó eltéréseket mikrohullámon is megfelelő tulajdonságú rugózó testtel, a hőokozta tágulásból adódó méretváltozásokat pedig széles hőmérsékleti tartományban rugalmasságát megőrző anyagú test kompenzálja. A mikrohullámú tér leválasztására mikrohullámú szűrőt alkalmazunk, ami lehetővé teszi mechanikailag és villamos szempontból is kellő szilárdsággal rendelkező egyenfeszültségű szigetelő alkatrész(ek) alkalmazását. A találmány tehát mikrohullámú dióda befogó szerelvény a diódát körülvevő, mikrohujlámú iireg-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
