DE2709210A1

DE2709210A1 - Microwave oscillator circuit with Gunn or IMPATT diode - has diode in cavity resonator to produce continuous or pulsed millimetre waves

Info

Publication number: DE2709210A1
Application number: DE19772709210
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl Ing Lindner
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1977-03-03
Filing date: 1977-03-03
Publication date: 1978-09-07

Abstract

The microwave oscillator has a negative impedance device, e.g. a Gunn or IMPATT diode. The diode is located in a cavity resonator and produces continuous or pulsed millimeter waves of e.g. 35 GHz. The diode (4) is located in the centre of a normal section of waveguide acting as a cavity resonator. There is a filter resonator (2) which prevents power passing out via the DC supply line of the diode. An impedance transformer (3) is located on the opposite side to the diode earth connection to match the diode to the cavity resonator.

Description

.krowellen-0szillator".wave oscillator "

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.The invention relates to a microwave oscillator which is used in a waveguide resonator as the active element is a conductor diode connected to ground on one side contains, which via a bushing from outside the waveguide resonator a DC voltage can be supplied. Particularly advantageous compared to the prior art the oscillator according to the invention can be used to generate millimeter waves, which can be pulsed or continuous and, for example, a frequency of 35 GHz. Ills semiconductor diode contains the inventive oscillator for example a Gunn or 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.The well-known microwave oscillators need for their construction especially because of their small dimensions in the millimeter wave range for adaptation the semiconductor diode complex and difficult to manufacture precision parts. The known So far, stripline oscillators have at least in the millimeter wave range insufficient operational data.

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.The invention is based on the object of an advantageous also in Nillineter wave range usable micro wave oscillator of the introductory mentioned Specify type with high frequency stability and low noise, which is also in series production Can be produced with little economic outlay.

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.The inventive solution to this problem is characterized by that the diode is centered in the waveguide resonator designed as a full-wave resonator normal Hohllei arranged on one of the wide inner walls of the Kohlleiterresonators is that the implementation on the side opposite the diode is centered in the Waveguide resonator opens into that a blocking resonator to prevent an unwanted Discharge of a portion of the oscillator power provided by the implementation and that on the diode on its side opposite to its ground connection an impedance transformer is arranged in the waveguide resonator, the adaptation the diode is used on the waveguide resonator.

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.In one embodiment of the invention, the blocking resonator is inside of the waveguide resonator and it consists of a implementation around Undockonde the lead-through line, dielectrically metallized on one side Disc or - preferably - such a plate of square shape with a Edge length corresponding to half a waveguide wavelength. Preferably that is Dielectric of the metallized disk or plate Glivaer. The netallization of the blocking resonator is on its side facing the diode.

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.The impedance transformer is made of a rectangular, towards the implementation center according to the transformation ratio realized about right-angled or obtuse-angled sheet metal, as one length corresponding approximately to a waveguide wavelength. This sheet becomes immutable to the DC voltage connection to which the DC voltage feed line ends, attached to the diode, preferably together with the supply line and the Soldered diode.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist der Hohlleiterresonator mittels einer an sich bekannten Koppeiblende an den Verbraucher des Oszillators ankoppelbar.In one embodiment of the invention, the waveguide resonator by means of a known coupling plate to the consumer of the oscillator connectable.

Zweckmäßigerweise ist der Kohlleiterresonator - beispielsweise mittels einer Abstimmschraube - abstinbar, wodurch sich die Resonanzfrequenz um etwa 1 % variieren läßt.Appropriately, the Kohlleiterresonator - for example by means of a tuning screw - tunable, which increases the resonance frequency by about 1% can vary.

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.The oscillator according to the invention is suitable for both continuous wave operation as well as for pulse operation; for particularly short impulses, ggr. Changes to the resonator length and the opening of the coupling diaphragm are required.

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.To have clear electrical connections even with extreme mechanical To ensure stresses such as vibration and impact, it is advisable to to solder all electrical and mechanical connections if possible.

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.Compared to the state of the art, the subject matter of the invention results and his training the following different points: a) Use of a by a diaphragm capacitively shortened Genzwave carbon fiber resonator b) DC voltage supply in an inexpensive, commercially available manner c) Structure of the blocking resonator in the manner customary for armed lines to metallize a dielectric d) Adaptation of the semiconductor diode to the hollow conductor resonator by means of easy-to-manufacture, for example punchable impedance transformer.

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.In practice, the oscillator according to the invention has been compared to the state of the art due to good frequency stability, freedom from noise, reproduc i excellent erability and good efficiency.

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.Figure 1 shows a longitudinal section and Figure 2 shows the front view of the same embodiment of the invention. This is on taper circuits of the known type, in order to preserve external dimensions as small as possible. A Gunn diode 4 is located approximately in the middle of a full-wave waveguide resonator on one of its inner walls. This waveguide resonator has normal waveguide dimensions on. The DC voltage is supplied by means of a conventional bushing, which is insulated with glass, for example. With 2 is a one-sided metallized square mica flakes, which have an edge length corresponding to one half waveguide wavelength and as a blocking resonator for the purpose of prevention an outward flow of the maximum frequency. In the picture is this one Blocking resonator referred to as a microstrip blocking resonator in order to refer to its manufacture in the manner of a stripline.

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.A centrally angled rectangular piece of sheet metal with a total length corresponding to half a waveguide wavelength directly above the diode 4 serves as Iipedanztransformator 3 and allows an optimal adjustment in a simple manner the diode to the resonator.

Claims

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.Claims 1. Microwellon oscillator in particular for continuous or pulse-shaped millimeter waves, for example for 35 GEX, which go into a waveguide resonator As an active element, a semiconductor diode connected to ground on one side, e.g. 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.a Gunn or Impatt diode, which has a bushing A DC voltage can be supplied from outside the waveguide resonator, because of that characterized in that the diode (4) is designed as a Gant-wave resonator in the middle of d Waveguide resonator with normal waveguide dimensions on one of the wide inner walls of the waveguide resonator is arranged that the implementation on that of the diode Gegonüberliegendon In the middle of the waveguide resonator, a Sporr resonator (2) to prevent an unwanted drainage of a portion of the ossillator performance is provided by the implementation and that on the diode on its ground connection opposite side in the waveguide resonator an impedance transformer (3) which is used to match the diode to the waveguide remonator.

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.2. Oscillator according to claim 1, characterized in that the blocking resonator (2) inside the waveguide resonator is arranged and from a covering the lead-through opening around the lead-through, on one side metallized dielectric disk or - preferably - a plate of the same type with an edge length corresponding to half a waveguide wavelength.

3. Oszillator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum der metallisierten Scheibe bzw. Platte Glimmer ist.3. Oscillator according to claim 2, characterized in that the dielectric the metallized disk or plate is mica.

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.4. Oscillator according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the impedance transformer (3) from a rectangular, in the direction of the Execution in the middle according to the transformation ratio approximately at right angles or an obtuse-angled sheet metal of a length corresponding to about half a length Waveguide wavelength exists.

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.5. Oscillator according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the Rohlleiterresonator by means of a coupling diaphragm (5) to the consumer of the Oscillator can be coupled.

6. Oszillator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlleiterresonator - vorzugsweise mittels einer Abstimmschraube (6) - abstimmbar ist.6. Oscillator according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the waveguide resonator - preferably by means of a tuning screw (6) - tunable is.

7. Oszillator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß alle metallischen Verbindungen seiner Elemente Lötverbindungen sind.7. Oscillator according to one of claims 1 to 6, characterized in that that all metallic connections of its elements are soldered connections.