DE2709210A1 - Mikrowellen-oszillator - Google Patents

Description

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• Die Erfindung bezieht sich auf einen Mikrowellen-Oszillator, der in einem Hohlleiterresonator als aktives Element eine einseitig an Masse liegende Ralbleiterdiode enthält, welcher über eine Durchführung von außerhalb des Hohlleiterresonators eine Gleichspannung zuführbar ist. Besonders vorteilhaft im Vergleich zum Stand der Technik ist der erfindungsgemäße Oszillator zum Erzeugen von Millimeterwellen benutzbar, die impulsförmig oder kontinuierlich sein können und beispielsweise eine Frequenz von 35 GHz aufweisen. Ills Halbleiterdiode enthält der erfindungsgenäße Oszillator beispielsweise eine Gunn- oder Impatt-Diode.
• Die bekannten Mikrowellen-Oszillatoren benötigen für ihren aufbau insbesondere wegen ihrer kleinen Abmessungen im Millimeterwellenbereich zur Anpassung der Haibleiterdiode komplexe und schwer herstellbare Präzisionsteile. Die bekannten 8treifenleitungs-Oszillatoren besitzen zumindest im Nillimeterwellenbereich bisher unzureichende Betriebsdaten.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen vorteilhaft auch in Nillineterwellenbereich einsetzbaren Nikrowellen-Oszillator der einleitend genannten Art mit großer Frequenzstabilität und Rauscharmut anzugeben, welcher auch in Serienfertigung mit geringen wirtschaftlichen Aufwand herstellbar ist.
• Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß die Diode mittig in den als Ganzwellenresonator ausgebildeten Hohlleiterresonator normaler Hohllei an einer der breiten Innenwände des Kohlleiterresonators angeordnet ist, daß die Durchführung an der der Diode gegenüberliegenden Seite mittig in den Hohlleiterresonator einmündet, daß ein sperr-Resonator zum verhindern eines ungewollten Abfließens eines Anteils der Oszillatorleistung durch die Durchführung vorgesehen ist und daß an der Diode auf ihrer ihren Masseanschluß gegenüberliegenden Seite im Hohlleiterresonator ein Impedanstransformator angeordnet ist, der der Anpassung der Diode an den Hohlleiterresonator dient.
• Bei einer Iusfiihrungsforn der Erfindung ist der Sperr-Resonator innerhalb des Hohlleiterresonators angeordnet und besteht er aus einer die Durchführung um die Durchführungsleitung herum abdockonden, einseitig metallisierten dielektrischon Scheibe oder - vorzugsweise - einer ebensolchen Platte quadratischer Form mit einer Kantenlänge entsprechend einer halben Hohlleiterwellenlänge. Vorzugsweise ist das Dielektrikum der metallisierten Scheibe bzw. Platte Glivaer. Die Netallisierung des Sperr-Resonators befindet sich auf seiner der Diode zugewandten Seite.
• Der Impedanztransformator wird mit besonderes Vorteil aus einen rechteckförmigen, in Richtung zu der Durchführung mittig nach Maßgabe des Transformationsverhältnisses etwa rechtwinklig oder stumpfwinklig abgewinkelten Blech realisiert, da eine Länge entsprechend etwa einer Hohlleiterwellenlänge besitzt. Dieses Blech wird unnittelbar an Gleichspannungsanschluß, an den die ZufUhrungsleitung der Gleichspannung endet, an der Diode angebracht, vorzugsweise gemeinsam mit der Zuführungsleitung und der Diode verlötet.
• Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist der Hohlleiterresonator mittels einer an sich bekannten Koppeiblende an den Verbraucher des Oszillators ankoppelbar.
• Zweckmäßigerweise ist der Kohlleiterresonator - beispielsweise mittels einer Abstimmschraube - abstinbar, wodurch sich die Resonanzfrequenz um etwa 1 % variieren läßt.
• Der erfindungsgemäße Oszillator ist sowohl für Dauerstrichbetrieb als auch für Ispulsbetrieb anwendbar; dabei sind für besonders kurze Impulse ggr. Änderungen der Resonatorlänge und der Öffnung der Koppelblende erforderlich.
• Um eindeutige elektrische Verbindungen auch bei extremen mechanischen Beanspruchungen wie bei Ruttelung und Stoß zu gewahrleisten, ist es zweckmäßig, möglichst alle elektrischen und nechanischen Verbindungen zu verlöten.
• Gegenüber dem Stand der Technik ergeben sich beim Errindungsgegenstand und seinen Weiterbildungen folgende unterchiedlichen Punkte: a) Verwendung eines durch eine Blende kapazitiv verkürzten Genzwellen-Kohlleiterresonators b) Gleichspannungssutuhrung in preiswerter, handelsüblicher Weise c) Aufbau des Sperr-Resonators in der bei Streitenleitungen üblichen Weise zur Metallisierung eines Dielektrikums d) Anpassung der Halbleiterdiode an den Hohileiterresonator mittels einfach herstellbaren, beispielsweise stanzbaren Impedanztransformator.
• In der Praxis hat sich der erfindungsgemäße Oszillator im Vergleich zum Stand der Technik durch gute Frequenz stabilität, Rauschfreiheit, Reproduz i erbarkeit und guten Wirkungsgrad ausgezeichnet.
• Bild 1 zeigt einen Längsschnitt und Bild 2 die Frontansicht Jeweils des gleichen Ausführungsbeispiels der Erfindung. Hierbei ist auf Taperschaltungen an sich bekannter Art verzichtet, um möglichst kleireAuBenabmessungen zu erhalten. Eine Gunn-Diode 4 befindet sich etwa mittig in einem Ganzwellen-Hohlleiterresonator an einer dessen Innenwände. Dieser Hohlleiterresonator weist normale Hohileiterabmessungen auf. Die Gleichspannungszuführung erfolgt mittels einer herkömmlichen Durchführung, die beispielsweise mit Glas isoliert ist. Mit 2 ist ein einseitig metallisiertes quadratisches Glimmerblättchen bezeichnet, das eine Kantenlänge entsprechend einer halben Hohlleiterwellenlänge aufweist und als Sperr-Resonator zwecks Verhinderung eines Ibfließens der Höchstfrequenz nach außen wirkt. In der Abbildung ist dieser Sperr-Resonator als Microstrip-Sperresonator bezeichnet, um auf seine Herstellung nach Art einer Streifenleitung hinzuweisen.
• Ein mittig abgewinkeltes rechteckförmiges Blechstück mit einer Gesamtlänge entsprechend einer halben Hohlleiterwellenlänge direkt über der Diode 4 dient als Iipedanztransformator 3 und gestattet auf einfache Weise eine optimale Anpassung der Diode an den Resonator.

Claims (7)

1. Patentansprüche 1. Mikrowellon-Oszillator insbesondere für kontinuierliche oder impulaförmige Millimeterwellen, beispielsweise für 35 GEX, der in eine Hohlleiterresonator als aktives Eloment eine einseitig an Masse liegende Halbleiterdiode, z. B.

   eine Gunn- oder Impatt-Diode, enthält, welcher über eine Durchführung von außerhalb des Hohlleiterresonators eine Gleichspannung zuführbar ist, daduroh gekennzeichnet, daß die Diode (4) mittig in d als Gantwellenresonator ausgebildeten Hohlleiterresonator normaler Hohlleiterabmessungen an einer der breiten Innenwände des Hohlleiterresonators angeordnet ist, daß die Durchführung an der der Diode gegonüberliegendon Beite mittig in dem Hohlleiterresonator ein-@ündet, daß ein Sporr-Resonator (2) an Verhindern eines ungewollten Abfließons eines Anteils der Ossillatorleistung durch die Durchführung vorgesehen ist und daß an der Diode auf ihrer ihre Masseanschluß gegenüberliegenden Seite im Hohlleiterresonator ein Impedanztransformator (3) angeordnet ist, der der Anpassung der Diode an den Hohlleiterremonator dient.
2. 2. Omzillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sperr-Resonator (2) innerhalb des Hohlleiterresonators angeordnet ist und aus einer die Durchrührungaöffnung um die Dureh£hrungsleitung herum abdeckenden, einseitig metallisierten dielektrischen Scheibe oder - vorzugsweise - einer ebensolchen Platte mit einer Kantenlänge entsprechend einer halben Hohlleiterwellenlänge besteht.
3. 3. Oszillator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum der metallisierten Scheibe bzw. Platte Glimmer ist.
4. 4. Oszillator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Impedanztransformator (3) aus einem rechteckförmigen, in Richtung zu der Durchführung mittig nach Maßgabe des Transformationsverhältnisses etwa rechtwinklig oder stumpfwinklig abgewinkelten Blech einer Länge entsprechend etwa einer halben Hohlleiterwellenlänge besteht.
5. 5. Oszillator nach einem der Anspruche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohlleiterresonator mittels einer Koppelblende (5) an den Verbraucher des Oszillators ankoppelbar ist.
6. 6. Oszillator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlleiterresonator - vorzugsweise mittels einer Abstimmschraube (6) - abstimmbar ist.
7. 7. Oszillator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß alle metallischen Verbindungen seiner Elemente Lötverbindungen sind.