CS227516B1

CS227516B1 - Frequency generator with gunn diode and cylindrical dielectric resonator

Info

Publication number: CS227516B1
Application number: CS569482A
Authority: CS
Inventors: Pavel Ing Vavrousek
Original assignee: Pavel Ing Vavrousek
Priority date: 1982-07-28
Filing date: 1982-07-28
Publication date: 1984-04-16

Description

Vynález se týká uspořádání kmitočtového generátoru s Gunnovou diodou a válcovým dielektrickým rezonátorem umístěným v obdélníkovém vlnovodu.The invention relates to a frequency generator arrangement with a Gunn diode and a cylindrical dielectric resonator disposed in a rectangular waveguide.

Je známa řada uspořádání kmitočtových generátorů s Gunnovou diodou, u nichž se k stabilizaci kmitočtu používají rezonátory vlnovodové, koaxiální, páskové, mikropáskové a dielektrické.A number of Gunn diode frequency generator arrangements are known in which waveguide, coaxial, tape, microstrip and dielectric resonators are used to stabilize the frequency.

Vlnovodové rezonátory obdélníkové nebo kruhové dosahují nejvyšších činitelů jakosti a jsou používány pro nejnáročnější aplikace. Pro dosažení dobré teplotní stability se tyto rezonátory vyrábějí ze speciálních materiálů, například z invaru. Nevýhodou vlnovodových rezonátorů je, že kmitočtové generátory s jejich použitím jsou rozměrově náročné. Mimoto jsou dielektrické rezonátory náročné na materiál a na způsob výroby.Rectangular or circular waveguide resonators achieve the highest quality factors and are used for the most demanding applications. To achieve good temperature stability, these resonators are made of special materials such as invar. The disadvantage of waveguide resonators is that the frequency generators with their use are dimensionally demanding. In addition, dielectric resonators are material- and process-intensive.

Koaxiální a páskové rezonátory mají poměrně nízký činitel jakosti, v důsledku čehož jsou používány pro méně náročné aplikace. Koaxiální, páskové i vlnovodové rezonátory jsou obvykle uspořádány s použitím Gunnových diod v klasickém pouzdru. Mikropáskové rezonátory mají velmi nízký činitel jakosti a jsou používány pro nenáročné aplikace. Vyžadují Gunnovy diody ve speciálním provedení pro mikrovlnné integrované obvody. Výběr a výměna Gunnových diod jsou však obtížné, takže nastavování mikropáskových generátorů tohoto druhu je mimořádně náročné. Pro menší výkony a nižší kmitočty se proto používají v mikrovlnných integrovaných obvodech poměrněCoaxial and tape resonators have a relatively low quality factor, which makes them used for less demanding applications. Coaxial, tape and waveguide resonators are usually arranged using Gunn diodes in a classic housing. Microstrip resonators have a very low quality factor and are used for light duty applications. They require Gunn diodes in a special design for microwave integrated circuits. However, selecting and replacing Gunn diodes is difficult, so setting up microstrip generators of this kind is extremely difficult. Therefore, they are used proportionally in microwave integrated circuits for lower power and lower frequencies

- 2 227 516 nákladné mikrovlnné tranzistory a pro zlepšení teplotní stability se používají dielektrické rezonátory, které mají tu výhodu, že dosahují středních hodnot činitele jakosti a mají malou teplotní závislost kmitočtu. Jejich teplotní činitel je při výrobě v určitých mezích předem volitelný, což umožňuje kompenzaci vlivu držáku a obvodu kmitočtového generátoru. Oproti dutinovým rezonátorům jsou dielektrické rezonátory rozměrově velmi malé a mají ve srovnání s nimi tu vlastnost, že nepodléhají vlivu vlhkosti. Hodnoty teplotní stability kmitočtových generátorů s diělektrickými rezonátory se blíží hodnotám kmitočtových generátorů s vlnovodovými rezonátory, které, jak již bylo uvedeno jsou rozměrově velmi náročné. Se zřetelem na uvedené skutečnosti je možno kmitočtové generátory s dielektrickými rezonátory výhodně používat v nejnáročnějších aplikacích.- 2,227,516 expensive microwave transistors and dielectric resonators are used to improve thermal stability, which have the advantage of achieving mean values of the quality factor and having a low frequency dependence of frequency. Their temperature factor is pre-selectable in production within certain limits, which allows compensation for the influence of the bracket and the frequency generator circuit. Compared to cavity resonators, dielectric resonators are very small in size and have the property of being free from moisture. The thermal stability values of frequency generators with dielectric resonators are close to the values of frequency generators with waveguide resonators, which, as already mentioned, are very dimensionally demanding. With this in mind, dielectric resonator frequency generators can be advantageously used in the most demanding applications.

Nedostatkem kmitočtových generátorů s dielektrickými rezonátory v dosavadním provedení je skutečnost, že nastavování vazby dielektrických rezonátorů na obvod kmitočtového generátoru je obtížné, nebolí tuto vazbu je třeba nastavovat postupně za provozu kmitočtového generátoru, v důsledku čehož je nutno několikrát provádět demontáž krytu kmitočtového generátoru za účelem umožnění přístupu k dielektrickému rezonátorů. Zjištěné konečné nastavení vazby dielektrického rezonátorů na obvod kmitočtového generátoru se provádí většinou jeho přilepením v konečné nastavené poloze, což má za následek, že dodatečné úpravy, případně opravy kmitočtových generátorů při poruše, nebo změnách aktivních prvků, to je mikrovlnných tranzistorů a Gunnových diod, jsou mimořádně obtížné, případně i neproveditelné.A drawback of prior art frequency generators with dielectric resonators is that it is difficult to adjust the coupling of the dielectric resonators to the circuit of the frequency generator, since it does not hurt to be adjusted sequentially during operation of the frequency generator. access to dielectric resonators. The final setting of the coupling of the dielectric resonators to the frequency generator circuit is usually done by gluing it in the final set position, which results in additional adjustments or repairs of frequency generators in case of failure or changes of active elements, ie microwave transistors and Gunn diodes. extremely difficult or even impractical.

Výše uvedené nedostatky dosavadních řešení odstraňuje podle vynálezu kmitočtový generátor s Gunnovou diodou a dielektrickým rezonátorem. Podstata vynálezu spočívá v tom, že v dutině tělesa obdélníkového vlnovodu 4® na nosném Šroubu příčně umístěna Gunnova dioda proti koaxiální tlumivee a v dutině tělesa obdélníkového vlnovodu je za Gunnovou diodou proti nejméně jednomu ladicímu šroubu v boku obdélníkového vlnovoduAccording to the invention, the above-mentioned drawbacks of the prior art eliminate a frequency generator with a Gunn diode and a dielectric resonator. The principle of the invention is that in the cavity of the rectangular waveguide body 4® on the carrier screw, a Gunn diode is placed transversely against the coaxial damping and in the cavity of the rectangular waveguide is behind the Gunn diode against at least one tuning screw in the side of the rectangular waveguide.

227 516 umístěn válcový dielektrický rezonátor v dielektrickém držáku, který je posuvně ve dvou směrech uložen v podélné drážce v tělese obdélníkového vlnovodu a za válcovým dielektrickým rezonátorem je vlnovod zakončen zakončovacím odporem. Dielektrický držák válcového dielektrického rezonátoru může být uspořádán bu3 ve tvaru ”T^M, nebo ve tvaru obdélníku.227 516, a cylindrical dielectric resonator is placed in a dielectric holder, which is displaceable in two directions in a longitudinal groove in a rectangular waveguide body and behind the cylindrical dielectric resonator is terminated by a terminating resistor. The dielectric holder of the cylindrical dielectric resonator can be arranged either in the form of T ^M or in the form of a rectangle.

Výhodou kmitočtového generátoru s Gunnovou diodou a válcovým dielektrickým rezonátorem podle vynálezu je skutečnost, že toto uspořádání umožňuje jednak použití Gunnových diod běžného provedení, což umožňuje jejich snadnou výměnu v případě poruchy, a dále použití válcového dielektrického rezonátoru snadno nastavitelného v tělese vlnovodu ve dvou směrech. Nastavení polohy válcového dielektrického rezonátoru a tím jeho vazby na obvod generátoru lze snadno podle potřeby měnit a ve zvolené poloze aretovat. Velkou výhodou tohoto řešení je v případě potřeby možnost snadné výměny držáků s válcovým rezonátorem vyrobeným z dielektrického materiálu za účelem dosažení požadované změny kmitočtu generátoru.The advantage of the Gunn diode frequency generator with a cylindrical dielectric resonator according to the invention is that this arrangement makes it possible to use Gunn diodes of conventional design for easy replacement in the event of a failure and to use a cylindrical dielectric resonator easily adjustable in the waveguide body. The positioning of the cylindrical dielectric resonator and thus its coupling to the generator circuit can be easily changed as desired and locked in the selected position. A great advantage of this solution is, if necessary, the possibility of easily changing the holders with a cylindrical resonator made of dielectric material in order to achieve the desired frequency change of the generator.

Kmitočtový generátor s Gunnovou diodou a válcovým rezonátorem podle vynálezu bude následovně blíže popsán v příkladovém provedení s pomocí připojených vyobrazení, kde obr. 1 znázorňuje řez podélnou osou kmitočtového generátoru s uspořádáním Gunnovy diody a válcovým dielektrickým rezonátorem s jeho držákem, a se zakončovacím odporem v tělese obdélníkového vlnovodu, obr. 2 znázorňuje čelní pohled na kmitočtový generátor s jedním dolaSovacím šroubem pro dolaáování kmitočtu válcového dielektrického rezonátoru, obr. 3 znázorňuje v nárysu uspořádání podélné drážky v tělese vlnovodu s držákem válcového dielektrického rezonátoru a se dvěma dolaáovacími šrouby pro dolaSování kmitočtu válcového dielektrického rezonátoru.The Gunn Diode and Cylindrical Resonator Frequency Generator of the present invention will be described in greater detail below with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 is a cross-sectional view of a longitudinal axis of a Gunn diode and cylindrical dielectric resonator with its holder; Fig. 2 shows a front view of a frequency generator with one adjusting screw for adjusting the frequency of a cylindrical dielectric resonator; resonator.

227 516227 516

Podle obr. 1 je v tělese 1 obdélníkového vlnovodu kmitočtového generátoru upevněna Gunnova dioda 2 na nosném Šroubu 2· Napájení Gunnovy diody je provedeno běžnou koaxiální tlumivkou J;. Za Gunnovou diodou 2 je v držáku 6 umístěn válcový dielektrický rezonátor j>, a to tak, že jeho osa je kolmá na podélnou osu vlnovodu. Aretovatelný držák 6 válcového dielektrického rezonátoru % ΰ^θ uložen v podélné drážce 2. ^ve stěně tělesa 1 obdélníkového vlnovodu a je posuvný jak v podélném směru drážky 7, tak i ve směru kolmém na tuto podélnou drážku 2, jak je znázorněno na obr. 2 a 3.Referring to FIG. 1, a Gunn diode 2 is mounted on a carrier screw 2 in a rectangular waveguide body of the frequency generator. The Gunn diode is supplied with a conventional coaxial choke J1. A cylindrical dielectric resonator 16 is arranged behind the Gunn diode 2 in its holder 6 so that its axis is perpendicular to the longitudinal axis of the waveguide. The lockable holder 6 of the cylindrical dielectric resonator% ΰ ^{θ is} disposed in the longitudinal groove 2 ^{in the} wall of the rectangular waveguide body 1 and is displaceable both in the longitudinal direction of the groove 7 and in a direction perpendicular to this longitudinal groove 2. 3.

Držák 6 válcového dielektrického rezonátoru může být proveden ve tvaru n-úhelníku, jak je znázorněno na obr. 1, nebo zjednodušeně ve tvaru obdélníku a otvorem pro rezonátor. Doladovací šroub % pro dolaďování kmitočtu válcového dielektrického rezonátoru, a tím generátoru, jako celku, může být zaveden do tělesa 1 obdélníkového vlnovodu buS jen z jedné strany, jak je znázorněno na obr. 2, nebo ze dvou protilehlých_vstran, jak je znázorněno na obr. 3, kde mimo prvního doladovacího šroubu 9a je uveden i druhý dolaňovací šroub 9b. který je znázorněn náznakově.The cylindrical dielectric resonator holder 6 may be in the form of an n-square as shown in Fig. 1, or simply in the form of a rectangle and a hole for the resonator. Trimmer screw% for tuning the frequency of a cylindrical dielectric resonator and the generator as a whole can be introduced into the body 1 a rectangular waveguide bus from only one side, as shown in FIG. 2, or from two opposite _the sides, as shown in 3, wherein, in addition to the first fine-tuning screw 9a, a second fine-tuning screw 9b is shown. which is hinted at.

Při nastavování kmitočtového generátoru se do tělesa 1 obdélníkového vlnovodu a připojeným zakončovacím odporem 8 vloží nosný šroub 3, s Gunnovou diodou 2, a do podélné drážky 7 ve stěně tělesa 1 obdélníkového vlnovodu se vloží držák 6 s válcovým dielektrickým rezonátorem Držák 6 v posuvné drážce 2 d^e posuvný ve dvou směrech, to je podél podélné osy vlnovodu a dále kolmo na tuto osu. Po připojení napájecího napětí Gunnovy diody 2 přes koaxiální tlumivku 4 se provede optimální nastavení vazby válcového dielektrického rezonátoru 2 na obvod Gunnovy diody 2 jednoduchým pohybem dielektrického držáku 6 v podélné drážce 2· Nato se provede aretace polohy držáku 6 válcového dielektrického rezonátoru j? v tělese 1 obdélníkového vlnovodu běžným aretačním prostředkem , například Šroubem, čímž je nastavení kmitočtového generátoruWhen adjusting the frequency generator, a carrier bolt 3 with a Gunn diode 2 is inserted into the rectangular waveguide body 1 and the terminating resistor 8 connected thereto, and a longitudinal groove 7 in the wall of the rectangular waveguide body 1 is inserted with a cylindrical dielectric resonator holder. d ^e movable in two directions, that is along the longitudinal axis of the waveguide and further perpendicular to this axis. After connecting the supply voltage of the Gunn diode 2 via the coaxial choke 4, the coupling of the cylindrical dielectric resonator 2 to the periphery of the Gunn diode 2 is optimally adjusted by simply moving the dielectric holder 6 in the longitudinal slot 2. in the body 1 of the rectangular waveguide by a conventional arresting means, for example a screw, thereby adjusting the frequency generator

227 518 ukončeno. Jemné doladění kmitočtu generátoru se provede buS jen jedním dolaSovacím šroubem 2» «jak je znázorněno na obr. 2, nebo dvěma dolaSovacími šrouby 9a« 9 b. jak je znázorněno na v227 518 ended. Fine tuning of the frequency of the generator is performed either with only one fine-tuning screw 2 »« as shown in Fig. 2, or with two fine-tuning screws 9a «9b.

obr, 3, kde druhý doladovací šroub 9b je uveden jen náznakově. Použitím dvou dolaSovacích šroubů 9a a 9b lze dosáhnout většího rozsahu doladění kmitočtu generátoru. Výměnou držáku 6 válcového dielektrického rezonátoru 2 ³ odlišnými rozměry dielektrických rezonátorů lze u téhož kmitočtového generátoru dosáhnout jiných požadovaných kmitočtů.3, where the second fine-tuning screw 9b is given only as an indication. By using two fine-tuning screws 9a and 9b, a greater range of generator frequency tuning can be achieved. Replacing the holder 6 of the cylindrical dielectric resonator 2 ^three different dimensions of the dielectric resonator can be made with the same frequency generator to achieve other desired frequencies.

Kmitočtový generátor s Gunnovou diodou a válcovým dielektrickým rezonátorem podle vynálezu lze výhodně využít jako místní oscilátor přijímačů, například u přijímačů televizních a rozhlasových signálů z družic, a obecně ve všech případech, kdy se vyžaduje kvalitní mikrovlnný generátor výrobně nenáročného provedení.The Gunn diode frequency generator with a cylindrical dielectric resonator of the invention can be advantageously used as a local receiver oscillator, for example, in satellite and radio satellite receivers, and generally in all cases where a high quality microwave generator of low-cost design is required.

Claims

pSeDMST V ϊ N to L E

227 516

A frequency generator with a Gunn diode and a cylindrical dielectric resonator and using a rectangular waveguide terminated on one side with a terminating resistor and a Gunn diode supply choke, characterized in that in the cavity of the rectangular waveguide body (1) (2) a cylindrical dielectric resonator (5) in the dielectric is located opposite the coaxial choke (4) and in the cavity of the rectangular waveguide body (1) behind the Gunn diode (2) against at least one tuning screw (9) in the side of the rectangular waveguide body (1) of the holder (6), which is slidably mounted in the longitudinal groove (7) in the body (1) of the rectangular waveguide and behind the cylindrical dielectric resonator (5) the waveguide is terminated by a terminating resistor (8).

2o A frequency generator according to claim 1, characterized in that the arrangement of the dielectric holder (6) of the cylindrical dielectric resonator (5) is T-shaped,

Frequency generator according to Claim 1, characterized in that the arrangement of the dielectric holder (6) of the cylindrical dielectric resonator (5) is rectangular in shape.