DE3013666C2

DE3013666C2 - HF power terminating resistor

Info

Publication number: DE3013666C2
Application number: DE19803013666
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl.-Ing. Dr. 8021 Taufkirchen Lang; Georg Dipl.-Ing. Dr. 8152 Feldkirchen-Westerham Spinner
Original assignee: Spinner GmbH
Current assignee: Spinner GmbH
Priority date: 1979-05-18
Filing date: 1980-04-09
Publication date: 1983-07-07
Also published as: FR2456999B2; FR2456999A2; DE3013666A1

Description

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erfüllt ist, wobeiis fulfilled, where

Wellenwiderstand der Leitung Realteil des Wellenwiderstandes der Widerstandsschicht an der Stelle (x) Rr(x): Ohmscher Widerstand zwischen der Zuleitung und der Stelle (x) ist, wobeiCharacteristic impedance of the line Real part of the characteristic impedance of the resistive layer at point (x) Rr (x): Ohmic resistance between the feed line and point (x) , where

die Widerstandsschicht zwischen zwei den dielektrischen Träger bildenden Keramikplatten angeordnet ist und Metallbeläge jeweils auf jene Großflächen der Keramikplatten aufgebracht sind, die den an die Widerstandsschicht angrenzenden Großflächen gegenüberliegen, und wobei die Metallbeläge elektrisch mit dem Ende der Widerstandsschicht in Kontaktverbindung stehen, nach Patent Nr.2634812, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallbeläge von metallischen Spannplatten (9; 12, 13) gebildet sind und daß zwischen den metallischen Spannplatten (9; 12, 13) und den Keramikplatten (2, 3) eine Weichmetallfolie (6) eingelegt istthe resistance layer is arranged between two ceramic plates forming the dielectric support is and metal coverings are applied to those large areas of the ceramic plates that are attached to the Resistive layer opposite large areas, and wherein the metal coverings are electrically connected to the end of the resistive layer in Contact connection, according to patent no. 2634 812, characterized in, that the metal coverings of metallic clamping plates (9; 12, 13) are formed and that between the metallic clamping plates (9; 12, 13) and the ceramic plates (2, 3) a soft metal foil (6) is inserted

2. HF-Leisiungsabschlußwiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekepnzeich/· n, daß zwischen den metallischen Spannplatten (9; 12,13) und den mit der Weichmetallfolie (6) bedeckten Keramikplatten (2, 3) ein thermisch leitendes Fett angeordnet ist.2. RF Leisiungsabschlußwiderstand according to claim 1, characterized gekepnzeich / · n that between the metallic clamping plates (9; 12,13) and covered with the soft metal sheet (6) ceramic plates (2, 3) a thermally conductive grease is arranged.

3. HF-Leistungsabschlußwiderstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Weichmetallfolie (6) von einem metallischen Gitter (16) durchsetzt ist, das ein seitliches Kaltfließen des Weichmetalls verhindert3. RF power terminating resistor according to claim 1 or 2, characterized in that the Soft metal foil (6) is penetrated by a metallic grid (16), which allows a lateral cold flow of the Prevents soft metal

4. HF-Leistungsabschlußwiderstand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Gitter (16) in die Weichmetallfolie (6) eingewalzt ist4. RF power terminating resistor according to claim 3, characterized in that the metallic grid (16) in the soft metal foil (6) is rolled in

5. HF-Leistungsabschlußwiderstand nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Weichmetallfolie (6) eine Bleifolie ist und das metallische Gitter (16) aus Kupfer oder Kupferberyllium besteht5. HF power terminating resistor according to claim 4, characterized in that the soft metal foil (6) is a lead foil and the metallic one Grid (16) consists of copper or copper beryllium

6. HF-Leistungsabschlußwiderstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die streifenförmige Anschlußleitung der Widerstandsschicht (1) über eine Stirnseite der Keramikplatten (2,3 bzw. 2', 3') abgewinkelt ist und dort mittels eines federnden Stirnkontaktes (8) mit dem HF-Leitungsanschluß verbunden ist.6. RF power terminating resistor according to one of the preceding claims, characterized in that the strip-shaped connecting line the resistance layer (1) is angled over an end face of the ceramic plates (2, 3 or 2 ', 3') and there is connected to the HF line connection by means of a resilient end contact (8).

7. HF-Leistungsabschlußwiderstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit keilförmigen Keramikplatten, dadurch gekennzeichnet, daß die eine metallische Spannplatte (13) als ebene Platte und die andere Spannplatte (12) als keilförmiges Paßstück ausgebildet ist und daß die beiden keilförmigen Keramikplatten (2', 3') mit der dazwischen befindlichen Widerstandsschicht (1) bezüglich der Leiterachse des Koaxialleiters schräggestellt sind (F ig. 1).7. RF power terminating resistor according to one of the preceding claims with wedge-shaped Ceramic plates, characterized in that the one metallic clamping plate (13) is a flat plate and the other clamping plate (12) is designed as a wedge-shaped fitting piece and that the two wedge-shaped ceramic plates (2 ', 3') with the resistance layer (1) in between are inclined with respect to the conductor axis of the coaxial conductor (Fig. 1).

Gegenstand des Hauptpatents ist ein HF-Leistungsabschlußwiderstand der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung- Ein solcher Leistungsabschlußwiderstand ermöglicht eine optimale Anpassung und ist dennoch fertigungstechnisch leicht zu beherrschen. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Anwendung des im Hauptpatent angegebenen Prinzips die Erfindung derart weiterzugestalten, daß eine gleichmäßige und optimale Wärmeabfuhr gewährleistet istThe subject of the main patent is an RF power terminating resistor as described in the preamble of claim 1 specified genus - Such a power terminating resistor enables optimal adaptation and is nevertheless easy to master in terms of production technology. The present invention is based on the object using the principle specified in the main patent to develop the invention in such a way that an even and optimal heat dissipation is guaranteed

Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Hierdurch wird ein Abschlußwiderstand geschaffen, der bei niedriger Reflexion in einem sehr breiten Frequenzbereich hoch belastbar ist und einen geringen Raumbedarf erfordert Dadurch, daß äußere metallische Spannplatten benutzt werden, kann die Widerstandsschicht eng mit den dielektrischen Deckplatten in Verbindung gebracht werden und durch die Weichmetallfolie auf der Außenseite der Keramikplatten wird bei günstiger Anpassung an vorhandene Toleranzen eine gleichmäBige und sichere Aniage der leitenden Schicht auf der Außenseite des Dielektrikums gewährleistetThe problem posed is achieved by what is specified in the characterizing part of claim 1 Characteristics. This creates a terminating resistor that is very low in the case of low reflection wide frequency range is highly resilient and requires little space because external metallic clamping plates are used, the resistance layer can be closely associated with the dielectric cover plates and through the Soft metal foil on the outside of the ceramic plates is used with favorable adaptation to the existing Tolerances ensure a uniform and secure application of the conductive layer on the outside of the dielectric guaranteed

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 7.Further expedient refinements of the invention emerge from subclaims 2 to 7.

Nachstehend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigtTwo exemplary embodiments of the invention are described below with reference to the drawing. In the Drawing shows

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Abschlußwiderstandes mit Koaxializitungsanschluß und keilförmigen Keramikplatten,1 is a sectional view of a terminating resistor with a coaxial connection and wedge-shaped Ceramic plates,

F i g. 2 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführung eines Abschlußwiderstandes mit Koaxiaüeitungsanschluß und planparallelen Keramikplatten,F i g. 2 shows a sectional view of a second embodiment of a terminating resistor with a coaxial line connection and plane-parallel ceramic plates,

Fig.3 eine teilweise aufgebrochene Ansicht der zwischen Keramikplatten und Metallplatten angeordneten, mit Gitter verhärteten Folie,3 shows a partially broken away view of the film which is arranged between ceramic plates and metal plates and is hardened with a grid,

Fig.4 einen Schnitt nach der Linie IX-IX gemäß Fig. 4.4 shows a section along the line IX-IX according to Fig. 4.

Da ein Großteil der gesamten Leistung bei solchen Widerständen bereits nahe an der Obergangsstelle von der Zuleitung auf die Widerstandsschicht in Wärme umgesetzt wird, wird die Form der Widerstandsschicht so gewählt, daß sie einen wärmetechnisch günstigeren Breitenverlauf hat Dies ist durch geeignete Wahl des Dickenverlaufs des Dielektrikums möglich. Aus rein fertigungstechnischen Gründen ist es aber wünschenswert, daß D(,j eine liccare Abhängigkeit von χ besitztSince a large part of the total power with such resistors is already converted into heat close to the transition point from the supply line to the resistance layer, the shape of the resistance layer is chosen so that it has a thermally more favorable width profile.This is possible through a suitable choice of the thickness profile of the dielectric . For purely technical reasons, however, it is desirable that D (, j has a liccare dependence on χ

Einen Querschnitt durch einen solchen wärmetechnisch günstigen Abschlußwiderstand für Dauerleistungen bis etwa 250 Watt zeigt F i g. 2, während für größere Dauerleistungen von ca. 600 Watt das Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 besonders günstig geeignet istA cross-section through such a thermally favorable terminating resistor for continuous power up to about 250 watts is shown in FIG. 2 while for larger ones Continuous power of approx. 600 watts the exemplary embodiment according to FIG. 1 is particularly suitable

F i g. 1 zeigt eine konstruktive Ausführung des Abschlußwiderstandes mit keilförmigen Keramikplatten.F i g. 1 shows a structural design of the terminating resistor with wedge-shaped ceramic plates.

Ein im Längsschnitt rechtwinkliger Keramikkeil 2' ist auf der größeren Kathetenfläche mit der Widerstandsschicht 1 belegt.A ceramic wedge 2 ′, which is rectangular in longitudinal section, is covered with the resistance layer 1 on the larger cathetus surface.

Um die in der Widerstandsschieht 1 entstehende Wärmeenergie möglichst gut ableiten zu können, liegt ein weiterer, im Längsschnitt rechtwinkliger Keramikkeil 3' mit seiner größeren Kathetenfläche auf der Widerstandsschicht 1 auf. Dadurch entsteht eine symmetrische Aufteilung des von der Widerstandsschieht 1 ausgehenden Wärmestroms.To the arising in the resistance layer 1 In order to be able to dissipate heat energy as well as possible, another ceramic wedge 3 ', which is rectangular in longitudinal section and has a larger cathetus surface, lies on the Resistance layer 1 on. This creates a symmetrical division of the heat flow emanating from the resistance layer 1.

Die beiden Keile 2' und 3' werden mit Hilfe zweierThe two wedges 2 'and 3' are made with the help of two

Kühlkörper 11 mit Kühlrippen 15 zusammengepreßt Dabei sind Spanplatten 12 und 13 vorgesehen, die mit den Kühlkörpern 11 verspannt sind und die Funktion von Paßstücken haben. Um die Keramikkeile so weit wie möglich frei von mechanischen Spannungen zu halten, sind zwischen die Paßstücke 12 und 13 und die Keramikkeile Bleifolien 6 eingelegt Zur besseren Wärmeübertragung werden sämtliche Flächen mit Wärmeleitfett bestrichen.Heat sink 11 with cooling fins 15 pressed together. Chipboard 12 and 13 are provided with the heat sinks 11 are braced and have the function of fitting pieces. To the ceramic wedges so far to keep as free of mechanical stresses as possible, are between the fitting pieces 12 and 13 and the Ceramic wedges, lead foils 6 inserted For better heat transfer, all surfaces are covered with Coated with thermal grease.

Die unsymmetrische Form des Einsatzes ergibt sich aus herstellungstechnischen Gründen, damit eines der Paßstücke 13 als planparallele Platte ausgebildet sein kann und nur das andere Paßstück 12 als Prisma ausgeführt zu werden brauchtThe asymmetrical shape of the insert results from manufacturing reasons, thus one of the Fitting pieces 13 can be designed as a plane-parallel plate and only the other fitting piece 12 as a prism needs to be executed

Der Innenleiter verläuft nach der kleineren Kathetenfläche fort, so daß dort mit Hilfe eines axial federnden Stirnkontaktes 8 einer Koaxialanschlußleitung 14 die HF-Energie auf die Widerstandsschicht übertragen werden kann.The inner conductor runs after the smaller cathetus area continued, so that there with the help of an axially resilient end contact 8 of a coaxial connection line 14 the RF energy can be transferred to the resistive layer.

Der in F i g. 1 gezeigte HF-Abschlußwiderstand, der die Gesamtabmessungen 256 mm χ 256 rnm χ 119 mm hat, kann mit einer Dauerleistung von 600 W belastet werden, wobei im Frequenzbereich von 0... 2 üHz die Reflexion unter 5% HegtThe in F i g. RF terminating resistor shown 1, the overall dimensions of 256 mm 256 rnm χ χ 119 mm has can be loaded with a continuous power of 600 W, wherein the frequency range of 0 ... 2 üHz the reflection below 5% Hegt

Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 besitzt planparallele Keramikplatten und ist für etwas geringere Leistungen ausgelegtThe embodiment according to FIG. 2 has plane-parallel Ceramic plates and is designed for slightly lower performance

Die Keramikplatte 2 trägt die Widerstandsschicht 1 aus CrNi.The ceramic plate 2 carries the resistance layer 1 made of CrNi.

Um die in der Widerstandsschicht entstehende Wärmeenergie möglichst gut ableiten zu können, befindet sich auf der Schichtseite eine zweite Keramikplatte 3. Dadurch entsteht eine symmetrische Aufteilung des von der Widerstandsschicht ausgehenden Wärmestroms, d. h, die Belastbarkeit einer solchen Anordnung ist etwa doppelt so hoch wie bei einer Ausführung, bei der die Widerstandsschicht auf einer Seite freiliegt.In order to be able to dissipate the heat energy generated in the resistance layer as well as possible, there is a second ceramic plate 3 on the layer side. This creates a symmetrical division the heat flow emanating from the resistive layer, d. h, the resilience of such an arrangement is about twice as high as in a version in which the resistance layer is exposed on one side.

Die beiden Platten 2 und 3 werden mit Hilfe von zwei Metallplatten 9, die als Kühlflächen wirken, zusammengepreßt um möglichst große Wärmeübergangszahlen zwischen den verschiedenen Schichten zu erreichen. Um die Keramikplatten so weit als möglich frei von mechanischen Spannungen zu halten und trotzdem einen optimalen Wärmeübergang zu gewährleisten, wird zwischen die Kühlflächen und die Keramikplatten 2, 3 als Abschirmung eine Bleifolie 6 eingelegt Zur besseren Wärmeübertragung werden sämtliche Flächen mit Wärmeleitfett bestrichen.The two plates 2 and 3 are made with the help of two Metal plates 9, which act as cooling surfaces, pressed together by the greatest possible heat transfer coefficients between the different layers. To keep the ceramic plates free of as much as possible to keep mechanical stresses and still ensure an optimal heat transfer, a lead foil 6 is inserted between the cooling surfaces and the ceramic plates 2, 3 as a shield For better heat transfer, all surfaces are coated with thermal grease.

Eine Kontaktstelle an der Stirnseite der Keramikplatte 2 ist mit der Zuleitung 5 verbunden, so daß die Zuführung der HF-Energie über den dargestellten federnden Stirnkontakt 8 des Innenleiters einer Koaxialleitung erfolgen kann, von der ein Anschlußstekker 10 in F i g. 2 dargestellt istA contact point on the face of the ceramic plate 2 is connected to the supply line 5, so that the supply of the RF energy via the illustrated resilient end contact 8 of the inner conductor of a coaxial line can be made, of which a connector 10 in FIG. 2 is shown

Der in F i g. 2 gezeigte Abschlußwiderstand, der die Gesamtabmessungen 93 mm χ 36 mm χ 42 mm hat kann mit einer Dauerleistung von 25 W belastet werden, wobei im Frequenzbereich 0 ... 3 GHz die Reflexion unter 6% liegt Bringt man auf die Kühlflächen zusätzliche Kühlfahnen auf, kann die Dauerbelastbarkeit bis 250W gesteigert werden. Der dargestellte Abschlußwiderstand unterscheidet sich von bisherigen Konstruktionen durch die Form der Widerstandsschicht sowie die symmetrische Anordnung des Dielektrikums. Letzteres ermöglicht eine besonder.* yute Abführung der Wärmeenergie von innen nach außen.The in F i g. 2 terminating resistor shown, which the Overall dimensions 93 mm χ 36 mm χ 42 mm can be loaded with a continuous power of 25 W, where in the frequency range 0 ... 3 GHz the reflection is below 6% additional cooling flags, the permanent load capacity can be increased up to 250W. The one shown The terminating resistor differs from previous designs in the shape of the resistance layer as well as the symmetrical arrangement of the dielectric. The latter enables a special. * Yute discharge the heat energy from the inside to the outside.

In F i g. 3 und 4 sind als Leiterbelag der Keramikplatten Weichmetallfolien 6 beispielsweise aus Blei angeordnet die auch bei nicht exakter Planlage der angrenzenden Flächen eine übermäßige Beanspruchung des Keramikmaterials vermeiden und unter Druckausgleich eine im wesentlichen konstante Flächenpressung gewährleisten. Derartige Weichmetalle haben die Neigung zu einem Kaltfluß, wenn sie dauernd einer hohen Druckkraft ausgesetzt sind. Dieser Kaltfluß der Weichmetallfolien 6 muß verhindert werden, damit der eingestellte und gewünschte Anpreßdruck aufrechterhalten bleibt Dies geschieht dadurch, daß gemäß F i g. 3 und 4 die Metallfolie 6 durch ein Gitter 16 aus einem metallischen elektrischen Leiter, insbesondere aus Kupfer oder aus Bronze verstärkt wird. Wie aus F i g. 4 ersichtlich, ist das als Netzwerk ausgebildete Gitter 16 mit seinen einander kreuzenden Schuß- und Kettfaden in die Metallfolie 6 eingebettet, was zweckmäßigerweise dadurch geschieht daß ein vorgefertigtes Gitter auf die Metallfolie 6 aufgelegt und in diese beim Durchlauf zwischen zwei Quetschwalzen eingewalzt wird.In Fig. 3 and 4, soft metal foils 6, for example made of lead, are arranged as the conductor covering of the ceramic plates Excessive stress even if the adjacent surfaces are not exactly flat of the ceramic material and a substantially constant surface pressure under pressure compensation guarantee. Such soft metals have a tendency to cold flow if they are continuously one are exposed to high pressure. This cold flow of the soft metal foils 6 must be prevented so that the set and desired contact pressure is maintained. This is done in that according to FIG. 3 and 4 the metal foil 6 by a grid 16 made of a metallic electrical conductor, in particular made of Copper or bronze is reinforced. As shown in FIG. 4 shows the grid 16 designed as a network with its weft and warp threads crossing each other embedded in the metal foil 6, which is expedient what happens is that a prefabricated grid is placed on the metal foil 6 and into this during passage is rolled between two nip rollers.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Claims;

1. HF-Leistungsabschlußwiderstand, bestehend aus einer auf einem dielektrischen Träger angeordneten Widerstandsschicht konstanter Dicke, deren seitliche Randlinien derart verlaufen, daß die Bedingung1. RF power terminating resistor, consisting of a resistive layer of constant thickness arranged on a dielectric support, whose lateral edge lines run in such a way that the condition